微介孔碳材料的制备、表征及其对甲苯气体动态吸附研究
挥发性有机化合物（VOCs）对生态环境和人类健康的严重危害已引起全世界关注。化石燃料燃烧，石化，油漆，涂料，农药，塑料等工业过程造成了很大一部分人为挥发性有机化合物的排放。由于吸附具有成本效益，简单和低能耗的特点，其被认为是有效的VOC减排策略之一。吸附剂是吸附技术的核心。针对传统微孔碳材料吸附阻力大、容易堵塞等问题，本文以研发高性能吸附剂为目的，围绕介孔碳（OMC）材料的制备、分级微介孔构建、以及选取VOC典型污染物甲苯为目标污染物进行动态吸附性能研究。具体研究内容如下： 首先通过软模板法制备介孔碳（OMC）材料，采用SEM、TEM、小角XRD、氮气吸脱附仪、元素分析等进行结构表征，通过表征可知所制备OMC具有介观有序、排列均匀的介孔结构。孔径分布集中在3.5-5nm范围内，BET比表面积为1343m2g-1，总孔体积为1.237cm3g-1。采用化学活化手段丰富OMC的孔道结构，从活化剂筛选、活化温度、碱碳比三方面结合动态吸附实验与表征手段对其进行活化工艺条件优化。得出活化后的样品具有分级微介孔结构，KOH活化OMC的产品在活化温度为800℃，KOH/OMC质量比为3:1时具有最大的甲苯动态吸附容量。 其次，采用最佳工艺条件下制取的样品KOMC-3-800，对甲苯气体进行动态吸附性能研究。在其他因素不变的条件下，依次改变甲苯初始浓度、吸附温度、气体流速等测试工艺因素，通过动态吸附穿透曲线与计算饱和吸附量分析环境因素对吸附性能的影响。并使用动态吸附模型Yoon-Nelson模型和Thomas模型对不同条件下吸附实验数据线性拟合，其线性拟合度均在93%以上，可以准确预测吸附时间和饱和吸附量。对KOMC-3-800进行了再生与循环使用研究，再生后的KOMC-3-800仍具有良好的循环使用效率，经过5个吸脱附循环使用之后，吸附效率依旧保持较高水平，说明KOMC-3保持了良好的吸附性能和结构稳定性，在甲苯气体吸附方面具有实际应用潜力。
挥发性有机化合物;甲苯气体;介孔碳;制备工艺;动态吸附
上海应用技术大学
硕士
化学工程
陈东辉
2020
中文
TQ424;X701
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）