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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(wú)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(guò)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(guò)X射線衍射，程序升溫脫附，傅立葉變換紅外光譜，快速比表面積與
2、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
3、炭來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，具有可吸附VOCs的大比表面積和孔容。活性炭的吸附性能取決于活性炭孔隙結(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。活性炭吸附劑在應(yīng)用過(guò)程中也存在一定的問(wèn)題。首先活性炭具有吸濕性，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
4、對(duì)濕度超過(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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。改性活性炭制備憎水性VOCs吸附劑的開(kāi)發(fā)具有能源效益和經(jīng)濟(jì)效益，但國(guó)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
5、，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，研究其作為憎水性VOCs吸附劑的可行性，并通過(guò)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
6、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；Commer3，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(wàn)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(wú)水乙醇溶劑，
7、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)
8、，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
