钢渣/硅藻土复合吸附材料的制备及其性能表征

该实验首先对硅藻土原粉进行物理-化学提纯,以钢渣和硅藻土为基体材料,外加黏合剂、造孔剂进行复配,制备出吸附性能优于硅藻土和钢渣单独作为吸附剂使用的一种复合吸附材料。根据复合吸附材料对甲基橙溶液的吸附能力,确定出最佳制备配比:硅藻土质量分数占36%;钢渣质量分数占36%;钠基膨润土为黏合剂,质量分数占20%;碳酸钠和淀粉(碳酸钠∶淀粉=7∶3)为造孔剂,质量分数占8%。通过SEM和XRD对硅藻土和复合材料的微观形貌和物相组成进行分析。结果发现提纯后硅藻土具有明显均匀的微孔结构,与钢渣复配后,钢渣粒子均匀分布在硅藻土表面,增大吸附材料的孔隙结构,有利于增加比表面积和吸附点,提高了吸附染色剂的能力。     

A型分子筛/活性炭纤维复合材料的制备与吸附性能研究

为获得一种具有高效吸附性能的微孔吸附材料,以黏胶基活性炭纤维为基材,采用溶胶-凝胶水热合成法制备了A型分子筛/活性炭纤维复合材料。通过XRD、SEM、N2吸附等测试方法对该材料的晶体结构、形貌和孔隙结构进行表征,通过复合材料对低浓度二氯甲烷气体的吸附研究,系统考察了晶化温度和晶化时间对复合材料吸附性能的影响。结果表明:与活性炭纤维基材相比,分子筛/活性炭纤维复合材料的吸附性能有所提高。晶化温度和晶化时间对复合材料的吸附性能影响显著,当晶化温度为100℃、晶化时间为6h时,复合材料对二氯甲烷表现出最佳吸附性能。     

原位漫反射红外光谱法研究N2O和苯在Fe-ZSM-5分子筛表面的吸附

利用原位漫反射红外光谱研究了不同条件下，N₂O和苯在离子交换法制备的Fe-ZSM-5分子筛表面的吸附情况。实验结果表明：Fe-ZSM-5分子筛上B酸和铁离子对N₂O有吸附作用；两种吸附位对N₂O的吸附强度不同，B酸酸性位的吸附能力强于铁离子位对N₂O的吸附能力；苯和N₂O分子的吸附可以在不同形式的铁离子位进行；N₂O为氧化剂的苯一步氧化制取苯酚反应遵循双活性位L-H反应机理。     

聚苯胺/活性炭复合材料制备及吸附Cr(Ⅵ)的研究

采用活性炭作为多孔基体,利用化学氧化法在活性炭孔道内原位聚合沉积合成聚苯胺,制得用于高效去除水体Cr(Ⅵ)的聚苯胺/活性炭复合材料。利用N2吸附/脱附、红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱等手段对材料结构和表面性质进行表征。结果表明,随着聚苯胺含量增加,所得复合材料活性炭孔道堵塞愈加显著,但表面氨基官能团数量增多,对水体中Cr(Ⅵ)的去除性能相应加强。温度为25℃,pH=1,复合材料加量为0.100 g条件下,最佳复合材料对100 mg/L K2Cr2O7溶液中Cr(Ⅵ)的去除率可达99.26%,循环使用6次后,去除率依然为92.32%。吸附模型研究表明,聚苯胺/活性炭复合材料吸附Cr(Ⅵ)过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。     

甘氨酸和氨基硅烷改性硅藻土吸附甲醛性能与机理研究

利用液相化学包覆法成功合成了3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）和甘氨酸（GLY）改性的两种氨基改性硅藻土（DE）复合材料（即:APTS/DE和GLY/DE），并对气相甲醛进行了高效吸附研究。通过实验，确定了两种复合材料的最佳制备条件，并对其微观结构和形貌进行了表征和分析。通过系列甲醛吸附实验，对两种氨基改性硅藻土复合材料的甲醛吸附性能进行了对比，结果表明:准二级动力学和朗缪尔等温吸附模型能准确地描述吸附过程；在20℃时，最佳条件下制备的APTS/DE和GLY/DE复合材料对气相甲醛的最大吸附量分别为5.83 mg·g?1和1.14 mg·g?1。复合材料的热力学参数计算表明，该吸附过程是自发且放热的；在硅藻土表面接枝的丰富氨基及其引发的席夫碱反应对复合材料高效吸附甲醛起到了关键作用。     

氢氧化铝/氢氧化镁/芳砜纶复合材料的制备及其性能

采用二次生长的方法,在芳砜纶(PSA)织物表面制得氢氧化镁(Mg(OH)2,MH)片状晶体;通过控制pH值并采用原位生长的方法,使氢氧化铝(Al(OH)3,ATH)凝胶包覆已生长了片状氢氧化镁晶体的芳砜纶织物(MH/PSA),从而成功制得氢氧化铝/氢氧化镁/芳砜纶(ATH/MH/PSA)复合阻燃材料.采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析MH/PSA及ATH/MH/PSA样品中Mg和Al含量,利用扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形态,并对MH/PSA和ATH/MH/PSA的隔热性能及防紫外红外辐射性能进行测试及对比.研究结果表明:通过二次生长和原位生长的方法,将两种无机阻燃剂处理到织物表面是可行的,MH/PSA和ATH/MH/PSA复合材料的隔热性能和防紫外红外辐射性能都较原PSA织物有明显的提高,其中ATH/MH/PSA复合材料的性能更佳.     

Au/聚吡咯复合材料吸附与催化性能的研究

分别采用原位负载法和沉积沉淀法合成了Au/聚吡咯复合材料(Au/PPy),通过一系列表征发现,PPy形呈颗粒状且表面粗糙,尺寸范围为150 nm～250 nm,原位负载法获得的Au/PPy-S1中Au的尺寸为5 nm～20 nm,沉积沉淀法制得的Au/PPy-S2中Au的尺寸为100 nm～200 nm。探究了Au/PPy对Cr(Ⅵ)的吸附性能及其催化还原对硝基苯酚的催化活性,发现对Cr(Ⅵ)的吸附性能顺序为Au/PPy-S1PPyAu/PPy-S2,说明发挥吸附作用的是PPy,负载小尺寸的Au有助于提高PPy对Cr(Ⅵ)的吸附;对硝基苯酚催化还原成对氨基苯酚的催化活性顺序为Au/PPy-S1 Au/PPy-S2 PPy,说明其起催化作用的是Au, Au的尺寸分布影响其催化活性。通过制备方法和性能研究,探究了导电聚合物PPy在处理水体污染物的应用。     

一种新型吸附蓄热复合材料的实验研究

将氯化钙镶嵌到中孔的分子筛中 ,以水为工作循环流体 ,得到了高吸附性能的吸附蓄热复合材料 ,介绍了这种蓄热复合材料的制备方法 ,分析了其通过可逆的吸水 /脱水过程蓄热的吸附蓄热原理 ,并对该系列材料的吸附 /解吸性能和系统的蓄热性能进行了实验研究 .实验结果表明 ,复合吸附剂的最大平衡吸附量可达 0 .5 5g/g ,是分子筛 13X的2 .5 2 9倍 ,是硅胶的 2 .6 88倍 ,最大吸附蓄热密度可达 1.4 0 87× 10 6 J/kg     

硅藻基水化硅酸钙的表面改性与次甲基蓝吸附性能

目的优化低品位硅藻土的孔结构与表面性质,改善其染料脱除性能.方法采用水热处理方法,使硅藻土与适当质量比的氢氧化钙在90℃不饱和水蒸气环境中反应24 h,所得低结晶度水化硅酸钙(CSH(B))不仅充分保留了硅藻土原有的规则多孔结构,同时引入丰富的微小孔隙;经进一步表面改性,硅藻基CSH(B)对水溶液中次甲基蓝染料表现出明显的脱色作用.结果 40℃、染料初始质量浓度25 mg/L条件下的120 min吸附量达3.033 9 mg/g,且吸附容量随染料初始质量浓度及环境温度的提高而进一步增大;动力学分析发现,水溶液中硅藻基CSH(B)对次甲基蓝的静态吸附属自发进行的吸热过程,可采用伪二次动力学方程加以描述.结论经孔结构调整并表面改性后,低品位硅藻土的染料吸附能力明显提高.     

分光光度法用于硅藻土的甲醛吸附性能评价

目的解析硅藻土对甲醛分子的吸附能力,阐释其作用机理.方法采用乙酰丙酮分光光度法,测试分析硅藻土吸附剂对溶液和蒸汽中所存在甲醛分子的吸附作用,考察对比蒸汽环境中甲醛初始浓度和相对湿度对甲醛吸附量的影响规律.结果硅藻土的引入导致甲醛溶液浓度不降反升,而在蒸汽环境中,硅藻土对甲醛的吸附量随时间延长而缓慢增长,与甲醛溶液初始浓度大致呈正比关系;相对湿度对硅藻土的甲醛吸附能力影响显著,在相对湿度11%条件下,硅藻土的24 h甲醛吸附量达到最高值.结论溶液环境中硅藻土对甲醛分子并不具有明显的选择性吸附,而在蒸汽环境中,硅藻土对甲醛的吸附过程首先是水蒸气在样品表面的物理吸附,而甲醛分子则溶解于样品表面的外层吸附水中.     

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.     

由煤系高岭土原位合成NaY分子筛

以煤系高岭土为原料 ,经碱熔活化、补硅 ,在优化的合成条件下 ,可以原位水热合成NaY分子筛。详细考察了晶化温度、晶化时间、加水量、老化时间和合成体系中硅铝比等反应因子对合成产物的结构和热稳定性的影响。得出的最佳反应条件如下 :合成体系中硅铝经为 2 ,晶化温度 370K、晶化时间 10h、老化时间 12h、加水量 4 0～ 6 0mL。其中 ,晶化温度和加水量是影响结晶产物物理结构性能的主要因素。采用XRD、IR、N2 静态容量吸附法、DTA DTG等手段对结晶产物的晶态结构、比表面积及孔分布、热稳定性等进行了表征。结果表明 ,以高岭土为原料可以原位合成出结晶度较高、无杂晶的NaY分子筛。所得分子筛比表面积较高 (42 0m2 /g) ,孔径分布集中 (集中在 0 .6nm) ,热稳定性好。     

煅烧温度对硅藻土净化焦化废水效能的影响

选用临江硅藻土和张家口硅藻土进行焦化废水的吸附净化,作为焦化废水预处理和后处理的手段．考察了不同温度煅烧对硅藻土自身性质和对焦化废水净化效能的影响,探讨了硅藻土作为焦化废水净化手段的可行性．能谱分析表明原始张家口硅藻土中有机质含量偏高．煅烧前后两种硅藻土的形貌、晶型并未发生明显变化;煅烧后两种硅藻土中碳含量有所减少．无论煅烧与否,临江硅藻土在254nm和269nm处色度去除方面都明显优于张家口硅藻土．500℃煅烧的临江硅藻土对化学需氧量的去除率达到61．8％,而张家口硅藻土仅达到30．3％;500℃煅烧的临江硅藻土对氨氮的去除率达到50．4％．实验结果证明硅藻土可以作为焦化废水的预处理和后处理手段．     

低品位硅藻土对有机染料的吸附性能

考察低品位硅藻土对两种有机染料碱性桃红和直接墨绿的吸附性能,通过对吸附平衡时间、吸附剂质量浓度、温度、pH值等对硅藻土吸附性能影响的研究,建立了硅藻土对上述两种有机染料进行静态吸附的吸附等温式.实验结果表明:硅藻土对碱性桃红和直接墨绿的吸附均较迅速,两种染料在硅藻土上的吸附动力学过程符合准二级动力学方程;温度对吸附的影响不大;酸性条件更有利于硅藻土对碱性桃红和直接墨绿的吸附;Freundlich和Langmuir吸附等温式均能较好地描述两种染料在硅藻土上的吸附,碱性桃红的理论饱和吸附量为104.1mg/g,直接墨绿的理论饱和吸附量为14.98mg/g.     

沸石对气体混合物吸附分离性能的分子模拟研究

采用分子模拟的方法研究了21种具有不同拓扑结构的沸石对二氧化碳/甲烷、二氧化碳/氮气两个混合体系的分离能力。通过研究这些沸石结构和性质得到沸石吸附选择性与材料结构参数之间的关联关系。结果表明:对于所研究的两个混合体系,沸石均优先吸附二氧化碳,即二氧化碳的吸附量远大于甲烷和氮气的吸附量。为了定量描述沸石结构-性质之间的关系,尝试将沸石的吸附选择性与材料常用的结构参数(如两个气体组分无限稀释状态下的吸附热差、孔体积、孔率和比表面积)进行关联,发现沸石材料的选择性与常用的单一的材料结构参数没有好的关联,但沸石的吸附选择性与吸附度关联较好。该结果可应用到沸石的分离以及沸石材料预筛选的评价中。     

沸石对于亚硝胺的吸附和裂解

采用气相色谱－质谱（GC－MSD）、程序升温表面反应（TPSR）等技术研究吡咯烷亚硝胺（NPYR）和二甲基亚硝胺（NDMA）等亚硝胺在NaY,NH,NaZSM-5,HZSM-5等沸石上的气相和液相吸附及催化分解,并剖析其产生分布：NaZSM-5与NaY沸石上NPYR裂解产物与热裂解产物非常相近,而H型沸石如HZSM－5与HY上发生了H^ 参与的催化裂解反应,产物则是以亚硝胺还原及开环物种为主。亚硝胺在H^ 型与Na^ 型沸石上分别是以酸催化剂及自由基热裂化进行裂解反应的,沸石上的质子酸中心是沸石催化降解亚硝胺的活性中心。ZSM－5沸石能够从溶液中强吸附NPYR类亚硝胺,而且在常温下很难解吸,这将有利于沸石在环境保护中消除亚硝胺的污染,和773K活性的NaY沸石相比,未经活化样品的NPYR－TPSR谱图上裂解产物NOx的峰形状及峰位置基本不变;据此可推测,沸石上已吸附的水不仅不影响NPYR的吸附,而且可能有助于NPYR的裂解。这意味着沸石可以无需高温活化而能直接用于去除亚硝胺。     

A combustion-free methodology for synthesizing zeolites and zeolite-like materials

Zeolites are mainly used for the adsorption and separation of ions and small molecules, and as heterogeneous catalysts. More recently, these materials are receiving attention in other applications, such as medical diagnosis and as components in electronic devices. Modern synthetic methodologies for preparing zeolites and zeolite-like materials typically involve the use of organic molecules that direct the assembly pathway and ultimately fill the pore space. Removal of these enclathrated species normally requires high temperature combustion that destroys this high cost component, and the associated energy release in combination with the formed water can be extremely detrimental to the inorganic structure. Here we report a synthetic methodology that avoids these difficulties by creating organic structure-directing agents (SDAs) that can be disassembled within the zeolite pore space to allow removal of their fragments for possible use again by reassembly. The methodology is shown for the synthesis of zeolite ZSM-5 using a SDA that contains a cyclic ketal group that is removed from the SDA while it is inside the zeolite without destruction of the inorganic framework. This approach should be applicable to the synthesis of a wide variety of inorganic and organometallic structures.     

碱熔融法合成NaA和NaX型粉煤灰沸石对亚甲蓝的吸附动力学研究

以粉煤灰为原料采用碱熔融法合成了两种单一沸石矿物种的NaA和NaX型沸石,通过静态吸附实验,研究了这两种沸石对水溶液中亚甲蓝(MB)的吸附特性,从动力学角度探讨了吸附机理.结果表明:在所研究的浓度和pH值条件下,合成NaA和NaX型沸石对亚甲蓝的吸附平衡数据符合Langmuir等温吸附方程,静态饱和吸附量(Qm)分别为37.81和43.02 mg.g-1;氢键作用是影响亚甲蓝吸附行为的主要因素;通过动边界模型研究表明,两种沸石对亚甲蓝吸附过程的速度控制步骤为液膜扩散,且亚甲蓝的吸附过程符合伪二级方程.     

CuUSY分子筛制备及其吸附脱硫性能研究

以USY分子筛为基体,通过离子负载改性制备负载有Cu2+的USY分子筛,并对其进行X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱(AAS)和N2吸附比表面积(BET)等表征分析。以噻吩-石油醚体系为模型化合物,考察硝酸铜质量分数、离子交换时间以及焙烧温度等制备条件对吸附剂吸附性能的影响以及吸附时间、吸附温度和吸附剂用量对吸附剂脱硫率的影响。结果表明:离子交换时间为72 h、硝酸铜质量分数为16.5%、焙烧温度为500℃时吸附剂的脱硫效果最好;在原料10 mL、吸附剂用量0.4 g、吸附时间30 min、吸附温度40℃的条件下,吸附剂的脱硫率达到74.6%;CuUSY分子筛的吸附动力学符合准二级速率方程,平衡吸附容量q2=0.1116,初始吸附速率k2=0.013 g.(mg.min)-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.