硅藻土-分子筛复合吸附材料的制备及其对苯酚吸附性能的研究

利用天然硅藻土和具有高效吸附能力的分子筛分别通过复配法、原位生长方法和二次生长法制备了硅藻土/分子筛复合吸附材料。用扫描电镜(SEM)对复合材料形貌进行分析。使用高效液相色谱(HPLC)研究了复合材料对苯酚的吸附性能。研究结果表明:复配法复合材料为硅藻土和分子筛之间相互混杂,各种组分独立发挥吸附作用;原位法与二次法复合材料是在硅藻土表面生长一层分子筛构成的复合结构,分子筛主要为吸附作用,硅藻土作为载体发挥截留和辅助吸附作用。二次法材料表面的分子筛生长程度优于原位法材料。与硅藻土相比,硅藻土/分子筛复合材料吸附能力有很大提升。     

β分子筛中苯分子扩散行为的KMC模拟

采用动力学Monte Carlo（KMC）方法模拟研究了苯分子在β分子筛中的扩散行为,并将计算结果与描述多孔介质中表面扩散的Maxwell－Stefan（M-S）方程进行比较。在模拟过程中,通过引入反映扩散分子间相互作用的参数,计及扩散过程中被吸附分子之间的作用力,得到较常规的KMC方法更为准确的结果,表明：M-S方程可以很好的描述β分子筛中苯分子的扩散,尤其对于M－S扩散系数,由于KMC模拟和M-S方程均考虑了分子间的相互作用,因此模拟结果与理论结果符合良好;给出了具体的苯分子在β分子筛中扩散的相应相互作用参数值,初步揭示了大孔道分子筛中被吸附分子间相互作用的特征。     

微分吸附加和法计算多孔材料的吸附特性

采用微分吸附加和法对4种具有代表性和独特孔结构的多孔材料MIL-101、活性炭、SBA-15和Na X分子筛的N2吸附等温线的一阶导数进行拟合。吸附位点方程采用带有吸附质分子相互作用力的Dubinin-Asthakov(DA)、Langmuir和Brunauer-Emmett-Teller(BET)方程。结果表明:微分吸附加和法求取的比表面积和BET、I点法一致。与BET理论相比,该方法考虑了多孔材料表面位点不均匀、吸附质分子间存在相互作用力等因素。拟合结果揭示多孔材料表面存在不同的吸附区域,每个吸附区域存在吸附质与吸附剂作用力不同的吸附位点,而且吸附质分子间的相互作用力不能忽略。此外拟合结果也揭示了导数拟合可以作为对普通吸附等温线的新的拟合途径。     

硫化促进剂在5A分子筛上的动态行为研究

文中以程序升温脱附(TPD)和原位红外-程序升温脱附(IR-TPD)为主要实验手段,对5A分子筛的表面酸性特征及硫化促进剂在5A分子筛上的动态行为进行研究。结果表明:5A分子筛表面对胺类化合物表现出吸附能量高低不等的B酸、混合B酸和L酸、L酸及弱化学吸附位。对于吸附型缓释交联剂而言。有效的表面吸附部位为弱化学吸附位,且带有氢键吸附的特征。动力学计算结果表明:对于有效部位而言,不同的硫化促进剂由5A分子筛内孔表面脱出时,其动力学特征不同,但均与晶内扩散有关,其表观脱附活化能分别为75.4kJ/mol(二乙胺),63.6kJ/mol(环己胺)和69.9kJ/mol(乙二胺)。     

Co(0001)表面氧物种及其与CO的作用

通过高分辨电子能量损失谱(HREELS)、俄歇电子能谱(AES)、低能电子衍射(LEED)等表征手段,考察室温条件下Co(0001)表面O_2的吸附、活化及其与CO的相互作用.室温下少量O_2的吸附出现位于69.9meV的能量损失峰,可归属为表面化学吸附氧物种,随着O_2暴露量的增加,出现位于56.6meV的能量损失峰对应于近表面区域氧物种.通过升温闪退及与CO相互作用的考察,表明近表面区域氧物种较不稳定.室温下,表面吸附的CO可以被表面吸附氧氧化,而表面氧物种则需要在较高温度下才能被CO还原除去.     

柴油机冷启动HC在LTA沸石中吸附的分子模拟

为了对柴油机冷启动过程产生的碳氢化合物(HC)进行吸附处理,需要对冷启动过程中的HC吸附过程进行研究.以乙烯(C2H4)和丙烯(C3H6)为探针分子,利用巨正则蒙特卡罗法(GCMC)对LTA型分子筛的HC吸附性能进行分子模拟研究,获得特定温度下的纯组分和混合组分吸附等温线以及吸附粒子云分布.研究结果表明:在柴油机冷启动条件下,C3H6和C2H4在LTA型分子筛上的吸附量显示出类似的趋势,均随着压力的升高而增加,随着温度的升高而减少；当二者同时存在时会发生了竞争行为,C2H4受到的影响比C3H6要大,LTA型分子筛对C3H6的吸附效果要好于对C2H4的吸附效果；C3H6在LTA型分子筛的α笼和β笼中均有分布,而C2H4在LTA型分子筛中的分布主要集中在分子筛的α笼中,只有少量分布在分子筛的β笼中.     

酸掺杂原位合成多级孔SAPO-34及用于催化甲醇制烯烃反应

采用原位合成法,向分子筛合成母液中加入酸,成功制备出表面呈类沙漏形状的多级孔SAPO-34分子筛。通过X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附仪(BET)、X线荧光光谱(XRF)、化学吸附仪(NH_3-TPD)、同步热分析仪(TG)等仪器对分子筛进行表征,并将其应用于甲醇制烯烃(MTO)反应中。结果表明:采用酸掺杂原位合成制备得到的多级孔SAPO-34分子筛与SAPO-34分子筛的拓扑结构(CHA型)相同;多级孔SAPO-34分子筛结晶度有所下降,比表面积、孔容有所增加;在活化温度550℃、反应温度450℃、载气流量30 mL/min、甲醇重时空速(WHSV)为2.0 h~(-1)、常压条件下,制备得到的0.5OA-SAPO-34分子筛具有较优的催化性能,其催化寿命为570 min,与SAPO-34分子筛原粉相比,提高了210 min,低碳烯烃(乙烯、丙烯)选择性为88.78%,与SAPO-34分子筛原粉相比,低碳烯烃选择性基本保持一致。     

含钛电炉熔分渣制备4A分子筛及其吸附性能

以含钛电炉熔分渣提钛后的水浸液为原料,采用常压回流法和水热法分别合成了4A分子筛.在控制硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3)摩尔比)为2的条件下,系统探讨了水钠比(n(H2O)/n(Na2O)摩尔比)、反应时间和温度对合成4A分子筛物相和微观形貌的影响.当控制水钠比为80且反应时间为8 h时,采用常压回流法可以制备出尺寸均一且结晶完全的4A分子筛;而采用水热法在120℃条件下,3 h即可制备得到形状规则的4A分子筛.另外,探讨了水热法不同反应温度条件下制备的分子筛对硫酸铜溶液吸附性能的影响.结果表明:反应温度为120℃条件下合成的4A分子筛对铜离子的吸附效率最高,在150 min时其吸附率可达70%.     

色氨酸分子在石墨表面吸附的扫描隧道显微镜研究

用扫描隧道显微镜(STM)研究了室温下色氨酸分子(L-Tryptophane)在石墨(HOPG)表面的吸附行为。实验发现,在室温下色氨酸分子可以在石墨表面形成均匀的吸附层,并形成二维条状结构和二维单斜晶格两种有序结构。针对这2种结构给出了可能的吸附模型。这2种有序结构的形成原因被认为与相邻色氨酸分子侧链之间的π堆积相互作用有关。     

吸附诱导表面应力的分子动力学模拟

应用分子动力学方法结合镶嵌原子势,模拟研究了同质吸附Cu/Cu(100)和异质吸附Al/Ni(100)纳米薄膜中的吸附诱导表面应力.结果表明吸附原子对表面应力的影响主要源于两种原子间的相互作用;吸附原子和底物表面原子的结合将导致底物表面原子之间的化学键的强度减弱和平衡键长增加,从而导致表面压应力增加;吸附原子之间的相互作用也导致表面应力的变化,吸附原子间的吸引作用导致表面拉应力,而排斥作用导致表面压应力.这两种原子间相互作用所引起的表面应力与吸附原子的密度密切相关,吸附原子与底物表面原子的结合所引起的表面应力的大小与吸附原子的密度成线性关系,而吸附原子间的相互作用所引起的表面应力与吸附原子密度间呈非单调的依赖关系.     

一种含硫纤维吸附材料对Ag^＋离子吸附性能的研究

研究了一种含硫的纤维吸附材料对Ag（I）离子的吸附性能,对Ag^＋离子的吸附可达1510mg／g（干纤维）,并具有良好的吸附动力学特性,考察了温度、pH、含硫量等对该纤维材料吸附Ag^＋离子的影响,该纤维材料可用于混合溶液中Ag（I）离子的吸附分离。     

榴莲壳吸附水中十六烷基三甲基溴化铵的研究

榴莲壳经甲醛/硫酸混合溶液处理后制备成吸附剂。研究了吸附剂对十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的吸附性能,考察了溶液pH值、吸附剂用量、起始浓度、吸附时间、浓度和温度的影响。结果表明,吸附容量在pH值7~11范围内达到最大值,CTAB的去除率随着吸附剂用量增加而增大,当吸附剂用量为0.5g时,CTAB的去除率达97.5%。吸附容量也随着起始浓度的增加而增大,并在120min达到吸附平衡。运用3种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明吸附过程可以很好地用准二级动力学方程描述。吸附等温线用Langmuir方程的拟合效果优于Freundlich或Tempkin方程。在热力学研究中,ΔG°<0,ΔH°>0,ΔS°>0,表明此吸附过程是自发、吸热和熵增加的过程。     

文冠果外皮对水体中锌的去除研究

生物吸附法是最经济有效的去除水体重金属污染的方法.为研究文冠果外皮对水环境中的锌离子的去除效率和去除机理,本文以文冠果外皮为吸附剂,研究了溶液pH值、吸附动力学、锌离子浓度、吸附剂投加量对水溶液中锌的吸附量与去除率的影响;通过模型拟合、离子交换实验和远红外光谱分析(FTIR),对吸附机理进行了探讨.结果表明:文冠果外皮是一种理想的锌吸附剂:适应pH值范围宽(3～6),达到吸附平衡时间短(30 min),吸附容量大(最大值为18.656 mg.g-1),去除效率高(60%～90%);吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型.离子交换实验和远红外波普扫描分析表明离子交换和络合反应是主要吸附机理,主要的交换离子为K+,Ca2+,Mg2+和Na+,参与络合、螯合反应的官能团主要有-OH、-NH、-COO-、-C=O.     

磁性4A沸石分子筛的合成与表征

为解决微细粉末状沸石产品应用中与所处理溶液难以分离的问题,采用传统水热法,在合成4A沸石的原料液晶化过程中加入磁性微粒Fe3O4,通过95℃下静态晶化6h,合成了含有Fe3O4的磁性4A沸石,并对其进行了XRD、SEM、IR、TG、XPS、磁化率及吸附性能等表征测试。结果表明：磁性4A沸石具有良好的热稳定性和磁稳定性,其磁化率随所包含Fe3O4量的增加而增大;与纯4A沸石相比,磁性4A沸石对钙、镁、铅金属离子及有机物氯乙酸交换吸附性能虽有小幅下降,但是仍有较高的吸附值;由于磁性4A沸石可以方便地用磁铁吸附分离,所以其粉末状产品不用成型就可以直接在溶剂或溶液中使用。     

MnOx纳米材料的合成及其在染料废水处理中的应用

利用乙醇还原高锰酸钾制得纳米锰氧化物,借助能谱分析（EDS）和扫描电镜（SEM）对产物的晶相及形貌进行了表征.并以锰氧化物为吸附剂,研究了其对亚甲基蓝的动力学、吸附平衡的影响.结果表明：所制得的锰氧化物为无规则状纳米颗粒,吸附平衡更符合Langmuir等温模型,最大吸附量为228.31mg·g-1.     

钴离子改性的ZSM-5对低浓度NO吸附性能研究

利用固定吸附床研究了不同金属离子改性的ZSM分子筛对NO的吸附性能.在所用样品中,钴离子改性的ZSM-5分子筛显示出了最佳的吸附性能.其对NO吸附的穿透时间随着钴含量、铝含量、浸渍液的pH和粘合剂Al2O3用量的变化而变化,随吸附温度的升高而缩短.另外,气体中存在H2S时,样品对NO的吸附穿透时间缩短.利用热重分析方法,分析了吸附剂的热再生,证明高温加热法是一种便利的NO吸附剂再生方法.     

超临界CO2中SBA-15对无机盐吸附的动力学

研究超临界环境中物质在吸附剂颗粒中的动力学行为十分关键．用Langmuir吸附模型、修正的Langmuir等温吸附模型及Freundlich吸附模型对实验数据进行了拟合,结果表明这3个模型都能较好地拟合超临界CO2中介孔基材SBA-15对前驱物AgNO,和Cu（NO3）2的吸附,其中Freundlich模型拟合误差最小．在此基础上,建立了基材颗粒内部吸附动力学模型,基于质量平衡微分方程,使用Polymath软件对吸附的平衡浓度及平衡时间进行模拟,与实验测定结果吻合良好．采用修正的Langmuir模型拟合吸附量与浓度的关系,结合动力学模型进行模拟计算可以较好地描述介孔氧化硅在超临界氛围中对无机盐的吸附行为．     

CO2和CH4在3种分子筛中的静态吸附实验

采用静态容积法分别测量CO₂和CH₄在 5A、13X 和13X-APG 沸石分子筛上的单组份等温吸附曲线,探究了吸附温度和吸附压力对吸附量的影响.实验结果表明,降低吸附温度和增加实验压力会增大吸附剂对CO₂和CH₄的吸附量,3种沸石分子筛对CO₂的吸附量均比对CH₄的大,-30 ℃时CO₂和CH₄在3种吸附剂上的饱和吸附量都最高,CO₂分别为4.94,6.52,6.35 mmol/g,CH₄的分别为3.00,3.25,3.79 mmol/g.13X-APG沸石分子筛经200 ℃、180 min加热再生后的吸附效果较好,能满足吸附剂再生要求.     

活性炭处理含铅废水的试验研究

铅是一种对人体危害极大的重金属元素,它对水体产生的污染严重影响人类的正常生活。采用活性炭为吸附材料,研究其对废水中铅的吸附作用和机理。研究内容分以下几方面:选用吸附剂粒径、吸附剂用量、搅拌时间、pH、废水浓度以及吸附剂再生等因素对吸附效果影响的探讨。试验结果表明,该活性炭可不选粒径直接使用,活性炭用量为2.0g/100mL,室温下搅拌(110r/min)30min,pH选择6-7,经处理后,废水的铅离子去除率最高可达99.3%,剩余浓度是0.08mg/L,低于《国家污水综合排放标准》(GB25466-2010)的一级标准。     

铁负载膨润土对铀(VI)的吸附特性及机理研究

采用膨润土经提纯、钠化及负载铁等过程制备铁负载膨润土,通过静态吸附实验研究了pH、离子强度、吸附剂投加量、U（Ⅵ）初始浓度、阳离子Ca^2＋、Mg^2＋以及阴离子CO3^2-、HCO3^-等对铁负载膨润土吸附模拟废水中U（Ⅵ）的影响,进行了吸附过程动力学、热力学分析,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）探讨了相关吸附机理.试验结果表明,pH值和离子强度是影响吸附效果的重要因素,当溶液pH为6,离子强度为0.01 mol/L NaNO3,U（Ⅵ）初始浓度为19.08 mg/L,铁负载膨润土投加量为0.2 g/L,24 h吸附量达到88.06 mg/g.当pH〈6时,Ca^2＋、Mg^2＋、CO3^2-、HCO3^-的存在分别降低了铁负载膨润土对U（Ⅵ）的吸附效果,而pH〉7时影响作用不大.准二级动力学和Langmuir等温吸附模型对铁负载膨润土吸附U（Ⅵ）的拟合效果较好,SEM和FT-IR分析结果表明铁负载膨润土主要通过羟基络合及离子交换作用结合U（Ⅵ）进入其层间及表面.