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1、第19卷第3期肖靜等:硅烷化活性炭的制備及表征硅烷化活性炭的制備和表征宋體、小二、三倍行距縮進(jìn)0.75厘米,加粗肖靜李忠夏啟斌楷體、小四、1.5倍行距,縮進(jìn)0.75厘米(華南理工大學(xué)化學(xué)工程研究所,廣州510640宋體、小五、單倍行距,縮進(jìn)0.75厘米,英文新羅馬字體下面空一行)摘要黑體五號(hào):本文以Commer1,Commer2,Commer3三種硅烷為硅源,無水乙醇為溶劑,對(duì)活性炭進(jìn)行表面改性。用正交實(shí)驗(yàn)法系統(tǒng)考察了制備過程參數(shù)對(duì)改性活性炭憎水性的影響,確定了最佳改性條件。并通過X射線衍射,程
2、序升溫脫附,傅立葉變換紅外光譜,快速比表面積與孔徑分析等手段對(duì)改性活性炭進(jìn)行表征。所制備材料為濕度較大的低溫VOCs提供了一種新型的活性炭吸附劑。宋體五號(hào),行距固定值16磅,英文羅馬字體,左右各縮進(jìn)2字符關(guān)鍵詞黑體五號(hào):改性活性炭,VOCs,硅烷,正交實(shí)驗(yàn),憎水性,表征5第19卷第3期肖靜等:硅烷化活性炭的制備及表征0前言一級(jí)標(biāo)題:楷體四號(hào),兩倍行距,數(shù)字新羅馬字體,加粗活性炭是一種多孔炭素材料,具有豐富的空隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,。被廣泛應(yīng)用于吸附、分離、催化,電子和食品等諸多領(lǐng)域[1]。常用
3、于在環(huán)境保護(hù)方面,控制和回收低濃度VOCs。選用活性炭吸附劑處理VOCs最主要的原因是:活性炭來源豐富,價(jià)格低廉,具有可吸附VOCs的大比表面積和孔容?;钚蕴康奈叫阅苋Q于活性炭孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)。對(duì)活性炭吸附性能產(chǎn)生重要影響的化學(xué)基團(tuán)主要是含氧官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)[2]。Boehm等[3,4]認(rèn)為活性炭表正文宋體五號(hào),行距固定值16磅,段落首行縮進(jìn)兩字符面可能存在的幾種含氧官能團(tuán)有7種:羧基,酸酐,羰基,醌基,內(nèi)酯基,乳醇基,醚基?;钚蕴课絼┰趹?yīng)用過程中也存在一定的問題。首先活性炭具有吸
4、濕性,當(dāng)化學(xué)吸附氧或含氧化合物時(shí),憎水性大大降低[5]參考文獻(xiàn)用上標(biāo)標(biāo)出,并且在文中按1、2、3的順序出現(xiàn),不適用于溫度高于40℃,氣體相對(duì)濕度超過50%的VOCs的吸附處理。同時(shí),吸濕性的活性炭在脫附再生的過程中,需要消耗一定的脫附活化能。根據(jù)活性炭的表面性質(zhì)對(duì)不同物質(zhì)的吸附性能,對(duì)活性炭進(jìn)行改性處理,能提高活性炭的特殊性能和選擇性吸附作用,從而滿足各種特殊用途的要求。而通過活性炭所具備的特殊性能-可再生性,使能源得到充分利用。因此,開發(fā)憎水性改性活性炭具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。改性活
5、性炭制備憎水性VOCs吸附劑的開發(fā)具有能源效益和經(jīng)濟(jì)效益,但國內(nèi)外相關(guān)研究很少。DTCronce等[5]提出用SeF4和SF4改性BPL活性炭,使活性炭表面氟化而具有一定的疏水性。然而,碳氟鏈憎水基性質(zhì)特殊,對(duì)碳氟鏈以外的油類(常指碳?xì)浠衔?不但不親,反而具有“憎油”性質(zhì)[6],因此不適合作為碳氟鏈以外油類的吸附材料。本文采用硅烷改性活性炭,硅烷同時(shí)有非極性的硅氧烷鏈和碳?xì)滏湹氖杷鶊F(tuán),據(jù)“極性相溶”的原理,硅烷具有憎水親油的性質(zhì),因此更符合憎水性VOCs吸附劑的條件。本文嘗試用硅烷改性活性炭
6、,研究其作為憎水性VOCs吸附劑的可行性,并通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳改性條件,為探討改性方法對(duì)活性炭性能的影響,本文利用X射線衍射(XRD),程序升溫脫附(TPD),傅立葉變換紅外光譜(FTIR),快速比表面積與孔徑分析(ASAP)等多種表征手段對(duì)基炭,改性炭的空隙結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.1原料二級(jí)標(biāo)題:楷體小四號(hào),兩倍行距,數(shù)字新羅馬字體,加粗Commer1,分子名稱為r-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷;Commer2,分子名稱為乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷;Commer
7、3,分子名稱為乙烯三(甲基乙氧基)硅烷。三種硅烷均為化學(xué)純C.R,佛山市萬方實(shí)業(yè)有限公司。1.2樣品的制備5第19卷第3期肖靜等:硅烷化活性炭的制備及表征用移液管取1ml硅烷(Commer1,Commer2,Commer3)放入250ml具塞錐形瓶中,加入一定量無水乙醇溶劑,搖勻,靜置一段時(shí)間。稱取5g預(yù)處理后的活性炭放入錐形瓶中,即放入一定溫度恒溫振蕩床中進(jìn)行吸附至一定時(shí)間后取出,抽濾10min后裝入干燥錐形瓶中,放入一定溫度的儀器干燥箱干燥一定時(shí)間后取出,將活性炭放入培養(yǎng)皿后稱重(m0)。最
8、后將培養(yǎng)皿放入干燥器靜態(tài)吸附水蒸氣。隔固定時(shí)間12h稱量培養(yǎng)皿質(zhì)量(m1)一次,將其轉(zhuǎn)換成水蒸氣的吸附量Q,至達(dá)到吸附平衡(m平,Q0)結(jié)束實(shí)驗(yàn)。計(jì)算公式:水蒸氣的吸附量Q(mg/g)=(m1-m0)/m0*1000水蒸氣的平衡吸附量Q0(mg/g)=(m平-m0)/m0*10001.3樣品的表征用程序升溫脫附(TPD),X射線衍射(XRD),傅立葉變換紅外光譜(FTIR),快速比表面積與孔徑分析(ASAP)等手段,對(duì)改性吸附劑的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征,從中研究改性前后活性炭表面物理化學(xué)性質(zhì)的改變