废弃轮胎制备中孔炭吸附材料工艺及性能研究

为了解决废弃轮胎造成的资源浪费和环境污染的问题,对以废弃轮胎橡胶为碳的前驱体原料,制备具有高吸附性能中孔炭材料工艺进行了系统的研究。通过XRD、扫描电镜以及比表面积分析,对制备的中孔炭微观结构和性能进行表征,讨论了炭化温度、碱炭比,以及活化温度和活化时间等工艺条件对制备中孔炭的产率、结构和性能的影响。结果表明,通过改变工艺条件制备的中孔炭的孔径分布可以在2~80 nm范围内进行调控。在500℃炭化温度,碱炭比为4∶1,900℃活化1 h的工艺条件下,制备的中孔炭的比表面积为473 m2/g,对甲基橙的最大吸附量达到254 mg/g。     

CuO（-CeO2）/SBA-15对萘氧化的催化活性及CO2选择性研究

通过浸渍法制备CuO/SBA-15和CuO-CeO2/SBA-15两种介孔材料催化剂,采用BET、XRD、TPR和XPS等对催化剂进行表征,重点考察催化剂对萘氧化反应的催化活性及对产物CO2的选择性。BET、XRD和XPS等实验结果表明CuO高度分散于介孔分子筛SBA-15中,CeO2可促进CuO在载体上的分散,同时能降低催化剂的TPR还原温度。活性测试结果表明CuO/SBA-15对萘氧化反应的催化活性较高,但是催化氧化的CO2选择性较低,温度在380℃时CO2的生成率仅为60%左右;CeO2的添加不仅提高了CO2的生成率,15%CuO-15%CeO2/SBA-15在325℃使CO2生成率达到99%,而且CeO2增强了催化剂的稳定性。     

MCM-41介孔分子筛的合成及其对铜离子的吸附性能简

以微硅粉为硅源,CTAB和PEG-6000为模板剂,合成MCM-41介孔分子筛。采用XRD、N₂吸附-脱附曲线、FTIR以及TEM表征了其结构、比表面积、孔径分布及晶体形貌,并且以该样品为吸附剂,对含Cu²⁺的溶液进行了静态吸附实验。结果表明,以微硅粉为硅源成功合成了具有典型六方排列孔道结构的MCM-41,其比表面积为869.5 m²/g,孔容为0.97 cm³/g,平均孔径为3.3 nm;溶液pH为5~6时,MCM-41对Cu²⁺的去除效果最好;MCM-41对Cu²⁺的最大吸附吸附容量36.3 mg/g;MCM-41对Cu²⁺的吸附性能符合Langmuir吸附方程的特征。动力学研究表明,该过程符合准二级动力学模型。     

氨改性中孔活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附

为讨论表面改性对活性炭吸附特性的影响,用氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能进行了研究。通过高温氨气吹扫对活性炭进行表面改性处理,观察了改性后活性炭物化性质的变化,研究了氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附等温关系与动力学,并对吸附前后氨改性活性炭的形貌进行了分析。结果表明,氨改性后活性炭比表面积和总孔孔容均略有增大,活性炭中N元素含量明显增高,含氧官能团数量减少,零电荷点增大。氨改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显提高,吸附过程数据可用等温吸附方程描述,改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学。Pb(Ⅱ)在氨改性活性炭表面上的附着明显可见。通过红外光谱分析,活性炭表面含氮官能团与Pb(Ⅱ)发生缔合作用。     

石墨气体扩散电极的制备与性能优化

电极的制备工艺及参数直接影响电极材料的活性。主要考察了C/PTFE质量比、碾压压力、煅烧温度、造孔剂NH4HCO3及稀土掺杂等因素对电极产出H2O2的影响规律。研究结果表明,电极最佳制备条件为:石墨和PTFE质量比为2∶1、石墨、造孔剂和稀土元素质量比为6∶1∶1、碾压压力10 MPa、煅烧温度330℃。在pH=3、电解质Na2SO4浓度为0.05mol/L条件下,电解2 h后,改性电极产生的H2O2从95 mg/L提高到350 mg/L,提高了268.4%。     

分子筛催化剂生产废水的生物处理

采用氨化—硝化—反硝化三段联合生物工艺处理分子筛催化剂生产过程中产生的含有机胺废水。实验结果表明：在氨化过程中,当进水COD稳定为1 200~1 600 mg/L时,出水COD低于300 mg/L,COD去除率稳定在80%左右,当进水ρ（有机氮）为100~160 mg/L时,出水ρ（有机氮）均低于30 mg/L,有机氮去除率大于80%,在整个氨化过程中,出水ρ（氨氮）较进水ρ（氨氮）提高了35~200 mg/L;硝化过程中,当进水ρ（氨氮）小于等于300 mg/L时,出水ρ（氨氮）最终稳定在15 mg/L以内,氨氮去除率大于90%;在反硝化过程中,亚硝酸盐氮去除率基本稳定在98%以上,最终出水COD低于80 mg/L,出水ρ（总氮）低于25 mg/L。     

磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性

以甘蔗渣为原料,采用微波辅助H3PO4活化法制备富含含氧酸官能团的中孔生物质炭。通过扫描电子显微镜SEM、傅立叶变换红外光谱FT-IR等技术对生物质炭物理化学性质进行表征,并通过静态实验法,探讨炭样对亚甲基蓝的吸附行为及热力学性质。结果表明,H3PO4活化制备蔗渣生物质炭的适宜条件为浸渍比1：1,烘干时间10h,活化功率900W,活化时间22min,在此条件下制得的生物质炭得率为39．2％,碘值为817mg／g,亚甲基蓝值为229mg／g,为国家一级品标准的1．7倍。红外光谱分析表明,炭样表面以羟基、羰基、羧基等酸性官能团为主。静态吸附实验表明,Freundlich方程与Redlich—Peterson方程能较好地描述等温吸附行为,表现为优惠吸附。热力学研究表明,吸附吉布斯自由能（△G0）〈0,说明吸附反应是自发过程,而吸附标准焓变（△H0）〉70KJ／mol,表明亚甲基蓝在制备炭样上的吸附是吸热反应,升温有利于吸附,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

表面活性剂改性4A分子筛对Cr(VI)的吸附行为

采用浸渍法对4A分子筛进行表面改性,通过引入阳离子表面活性剂,使4A分子筛表面附着季铵型阳离子,并与反离子Br-形成"阴离子交换膜",从而促使更多的Cr(VI)阴离子通过离子交换吸附到改性4A分子筛上,通过X-射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对样品的物相结构和组成进行表征分析。研究表明,表面活性剂的类型和疏水碳氢链结构会影响4A分子筛的吸附能力,十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)碳氢链长,在分子筛表面形成的双分子层密,对Cr(VI)的吸附量最大。采用准一级、准二级、Elovich和Bangham动力学模型对六价铬的吸附数据进行拟合,其中准一级动力学方程最符合十八烷基三甲基溴化铵改性分子筛的吸附行为。同时,分别从Langmuir和Redlich-Peterson等温吸附模型获得六价铬的最大吸附量为13.98 mg/g,且改性分子筛以均一表面吸附为主。     

用煤矸石合成4A沸石分子筛处理氨氮废水

以煤矸石为原料,采用碱熔-水热法合成4A沸石分子筛。由于煤矸石中铝、硅主要以高岭土形式存在,其活化过程是合成4A沸石分子筛关键环节。为提高4A沸石分子筛钙离子的交换能力,增加对模拟废水氨氮的去除率,实验考察了碳酸钠与煤矸石质量比、活化温度、活化时间、晶化温度和晶化时间对4A沸石分子筛钙离子交换能力的影响,同时也考察了模拟废水的pH、4A沸石分子筛加入量及吸附时间对氨氮去除率的影响。结果表明,最佳工艺条件为,碳酸钠与煤矸石质量比为0.9、活化温度为800℃、活化时间1.5 h、晶化温度90℃和晶化时间3 h。合成4A沸石分子筛的钙离子交换能力为310 mg/g,在pH为6的100 mL模拟氨氮废水中加入6 g 4A沸石分子筛吸附40 min后,废水中氨氮的去除率达到86%。通过最佳工艺条件合成4A沸石分子筛,在处理氨氮废水方面具有一定的应用前景。