微介孔碳材料的制備、表征及其對甲苯氣體動態(tài)吸附研究
發(fā)布時間:2021-04-18 16:38
揮發(fā)性有機化合物(VOCs)對生態(tài)環(huán)境和人類健康的嚴重危害已引起全世界關(guān)注;剂先紵,石化,油漆,涂料,農(nóng)藥,塑料等工業(yè)過程造成了很大一部分人為揮發(fā)性有機化合物的排放。由于吸附具有成本效益,簡單和低能耗的特點,其被認為是有效的VOC減排策略之一。吸附劑是吸附技術(shù)的核心。針對傳統(tǒng)微孔碳材料吸附阻力大、容易堵塞等問題,本文以研發(fā)高性能吸附劑為目的,圍繞介孔碳(OMC)材料的制備、分級微介孔構(gòu)建、以及選取VOC典型污染物甲苯為目標污染物進行動態(tài)吸附性能研究。具體研究內(nèi)容如下:首先通過軟模板法制備介孔碳(OMC)材料,采用SEM、TEM、小角XRD、氮氣吸脫附儀、元素分析等進行結(jié)構(gòu)表征,通過表征可知所制備OMC具有介觀有序、排列均勻的介孔結(jié)構(gòu)。孔徑分布集中在3.5-5nm范圍內(nèi),BET 比表面積為1343m2 g-1,總孔體積為1.237cm3 g-1。采用化學(xué)活化手段豐富OMC的孔道結(jié)構(gòu),從活化劑篩選、活化溫度、堿碳比三方面結(jié)合動態(tài)吸附實驗與表征手段對其進行活化工藝條件優(yōu)化。得出活化后的樣品具有分級微介孔結(jié)構(gòu),KOH活化OMC的產(chǎn)品在活化溫度為800℃,KOH/OMC質(zhì)量比為3:1時具有...
【文章來源】:上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】:73 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
013年全國霾日數(shù)分布圖
第4頁上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章文獻綜述2.1VOCs概述2.1.1VOCs來源及危害揮發(fā)性有機化合物(VolatileOrganicCompounds,VOCs),其種類有300多種,是一類以其低沸點為特征的有機物質(zhì)的簡稱[9,10]。VOCs的各種定義由主要的國際組織制定。美國環(huán)境保護署(USEPA)提出,它可以定義為任何碳化合物,但不包括一氧化碳,二氧化碳,碳酸,金屬碳化物或碳酸鹽以及碳酸銨,它們參與大氣光化學(xué)反應(yīng)。世界衛(wèi)生組織(WHO)將VOCs視為有機化合物,其飽和蒸氣壓超過133.322Pa,在大氣壓下的沸點范圍為50~260℃。由于我國對VOCs認知起步較晚,早時并無概念,隨著對VOCs控制重要性的認識不斷加深,2015年,中國《合成樹脂工業(yè)污染物排放標準》(GB31572-2015)、《石油化工工業(yè)污染物排放標準》(GB31571-2015)、《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》(GB31570-2015)定義揮發(fā)性有機物VOCs為參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物,至此,國內(nèi)VOCs的定義在宏觀上被確切定義。雖然不同的國家或組織對其在界定范圍略有差異,但一般而言,在常溫常壓下能夠參與光化學(xué)反映、低沸點、高飽和蒸氣壓、揮發(fā)性強等特征的有機物可以總體認為是VOCs。主要包括各種烴類、脂類、醛類、酮類和其他化合物,如甲苯、二甲苯、甲醛、丙酮和二氯甲烷等[11]。圖2.1為常見的VOCs兩種分類。圖2.1揮發(fā)性有機化合物(VOCs)分類Fig.2.1ClassificationofVolatileOrganicCompounds(VOCs)表2.1重點行業(yè)排放VOCs占人為源的比重(2009年估算結(jié)果)Table2.1ProportionofVOCsemissionsinthekeyindustriesasasourceofhumanresources(estimatedresultsin2009)
重數(shù)據(jù),可以看出工業(yè)源占人為源總體的55.5%。工業(yè)VOCs的總排放量從2011年的15.3Tg·碳/年增加到2013年的29.4Tg·碳/年,隨著工業(yè)的發(fā)展,VOCs的排放量急劇增加,年均增長38.3%。據(jù)預(yù)測,到2020年,2030年和2050年,工業(yè)VOCs的排放量將分別達到33.4、61.2和135.5Tg·碳/年[19]。VOC的主要工業(yè)來源是煉油廠,化學(xué)工業(yè),燃料燃燒,制藥廠,汽車工業(yè),紡織品制造商,溶劑加工,清潔產(chǎn)品,印刷機,絕緣材料,辦公用品,打印機等[20-22]。排放的VOCs有鹵代烴,醛,芳族化合物,多環(huán)芳烴,醇,烷烴,酮,烯烴和醚[23-25]。圖2.2VOCs排放源示意圖Fig.2.2SchematicdiagramofVOCsemissionsVOCs長期存在于大氣環(huán)境中不僅會對我們的生態(tài)環(huán)境造成破壞,而且還會對人類的身體健康造成嚴重威脅,因為其中大多數(shù)具有劇毒,致癌性和危險性[26,27]。對生態(tài)環(huán)境而言,VOCs是導(dǎo)致平流層臭氧消耗和區(qū)域臭氧形成的主要因素。蒸發(fā)的烷烴,芳族化合物和烯烴在合適的氣候條件下會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)[28,29]。具有最大臭氧形成潛能的物種,包括間/對二甲苯,甲苯,丙烯,鄰二甲苯和乙苯,占VOCs排放總量的30%,占臭氧總生產(chǎn)潛力的69%[30]。VOCs還被認為是PM2.5的前驅(qū)體,酸雨、城市霧霾天氣與其有直接關(guān)系[31]。至于人類健康,大多數(shù)揮發(fā)性有機化合物是導(dǎo)致病態(tài)建筑綜合癥的重要因素[32]。在封閉的空間中如果長期接觸,VOCs會刺激眼睛,鼻子和喉嚨,更嚴重地會引起頭暈,頭痛,記憶力和視覺障礙,甚至死亡[33]。大多數(shù)揮發(fā)性有機化合物,特別是芳族化合物和多環(huán)芳烴,即使在低濃度(大約0.2mgm-3)下,也會對人體健康產(chǎn)生惡臭,有毒和致癌作用,導(dǎo)致呼吸道吸入和皮膚粘膜以及神經(jīng)和血液系統(tǒng)受損。此外,某些VOCs(例如乙烯和丙烯)已廣泛用于石化行業(yè)。?
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Behaviors and kinetics of toluene adsorption-desorption on activated carbons with varying pore structure[J]. Xi Yang,Honghong Yi,Xiaolong Tang,Shunzheng Zhao,Zhongyu Yang,Yueqiang Ma,Tiecheng Feng,Xiaoxu Cui. Journal of Environmental Sciences. 2018(05)
[2]“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治的思路與途徑[J]. 寧淼,孫亞梅. 世界環(huán)境. 2016(06)
[3]Reversely Swellable Porphyrin-linked Microporous Polyimide Networks with Super-adsorption for Volatile Organic Compounds[J]. Qi Wu,Wei Huang,Hai-jiang Wang,Li-li Pan,Chao-liang Zhang,劉習奎. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(08)
[4]吸收法處理VOCs工業(yè)廢氣的研究進展[J]. 趙揚,何璐紅,劉斌杰. 山東化工. 2014(05)
[5]Characterization and assessment of volatile organic compounds (VOCs) emissions from typical industries[J]. WANG HaiLin,NIE Lie,LI Jing,WANG YuFei,WANG Gang,WANG JunHui,HAO ZhengPing. Chinese Science Bulletin. 2013(07)
博士論文
[1]活性炭吸附VOCs及其構(gòu)效關(guān)系研究[D]. 宋劍飛.中南大學(xué) 2014
本文編號:3145809
【文章來源】:上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市
【文章頁數(shù)】:73 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
013年全國霾日數(shù)分布圖
第4頁上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文第2章文獻綜述2.1VOCs概述2.1.1VOCs來源及危害揮發(fā)性有機化合物(VolatileOrganicCompounds,VOCs),其種類有300多種,是一類以其低沸點為特征的有機物質(zhì)的簡稱[9,10]。VOCs的各種定義由主要的國際組織制定。美國環(huán)境保護署(USEPA)提出,它可以定義為任何碳化合物,但不包括一氧化碳,二氧化碳,碳酸,金屬碳化物或碳酸鹽以及碳酸銨,它們參與大氣光化學(xué)反應(yīng)。世界衛(wèi)生組織(WHO)將VOCs視為有機化合物,其飽和蒸氣壓超過133.322Pa,在大氣壓下的沸點范圍為50~260℃。由于我國對VOCs認知起步較晚,早時并無概念,隨著對VOCs控制重要性的認識不斷加深,2015年,中國《合成樹脂工業(yè)污染物排放標準》(GB31572-2015)、《石油化工工業(yè)污染物排放標準》(GB31571-2015)、《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》(GB31570-2015)定義揮發(fā)性有機物VOCs為參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物,至此,國內(nèi)VOCs的定義在宏觀上被確切定義。雖然不同的國家或組織對其在界定范圍略有差異,但一般而言,在常溫常壓下能夠參與光化學(xué)反映、低沸點、高飽和蒸氣壓、揮發(fā)性強等特征的有機物可以總體認為是VOCs。主要包括各種烴類、脂類、醛類、酮類和其他化合物,如甲苯、二甲苯、甲醛、丙酮和二氯甲烷等[11]。圖2.1為常見的VOCs兩種分類。圖2.1揮發(fā)性有機化合物(VOCs)分類Fig.2.1ClassificationofVolatileOrganicCompounds(VOCs)表2.1重點行業(yè)排放VOCs占人為源的比重(2009年估算結(jié)果)Table2.1ProportionofVOCsemissionsinthekeyindustriesasasourceofhumanresources(estimatedresultsin2009)
重數(shù)據(jù),可以看出工業(yè)源占人為源總體的55.5%。工業(yè)VOCs的總排放量從2011年的15.3Tg·碳/年增加到2013年的29.4Tg·碳/年,隨著工業(yè)的發(fā)展,VOCs的排放量急劇增加,年均增長38.3%。據(jù)預(yù)測,到2020年,2030年和2050年,工業(yè)VOCs的排放量將分別達到33.4、61.2和135.5Tg·碳/年[19]。VOC的主要工業(yè)來源是煉油廠,化學(xué)工業(yè),燃料燃燒,制藥廠,汽車工業(yè),紡織品制造商,溶劑加工,清潔產(chǎn)品,印刷機,絕緣材料,辦公用品,打印機等[20-22]。排放的VOCs有鹵代烴,醛,芳族化合物,多環(huán)芳烴,醇,烷烴,酮,烯烴和醚[23-25]。圖2.2VOCs排放源示意圖Fig.2.2SchematicdiagramofVOCsemissionsVOCs長期存在于大氣環(huán)境中不僅會對我們的生態(tài)環(huán)境造成破壞,而且還會對人類的身體健康造成嚴重威脅,因為其中大多數(shù)具有劇毒,致癌性和危險性[26,27]。對生態(tài)環(huán)境而言,VOCs是導(dǎo)致平流層臭氧消耗和區(qū)域臭氧形成的主要因素。蒸發(fā)的烷烴,芳族化合物和烯烴在合適的氣候條件下會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)[28,29]。具有最大臭氧形成潛能的物種,包括間/對二甲苯,甲苯,丙烯,鄰二甲苯和乙苯,占VOCs排放總量的30%,占臭氧總生產(chǎn)潛力的69%[30]。VOCs還被認為是PM2.5的前驅(qū)體,酸雨、城市霧霾天氣與其有直接關(guān)系[31]。至于人類健康,大多數(shù)揮發(fā)性有機化合物是導(dǎo)致病態(tài)建筑綜合癥的重要因素[32]。在封閉的空間中如果長期接觸,VOCs會刺激眼睛,鼻子和喉嚨,更嚴重地會引起頭暈,頭痛,記憶力和視覺障礙,甚至死亡[33]。大多數(shù)揮發(fā)性有機化合物,特別是芳族化合物和多環(huán)芳烴,即使在低濃度(大約0.2mgm-3)下,也會對人體健康產(chǎn)生惡臭,有毒和致癌作用,導(dǎo)致呼吸道吸入和皮膚粘膜以及神經(jīng)和血液系統(tǒng)受損。此外,某些VOCs(例如乙烯和丙烯)已廣泛用于石化行業(yè)。?
【參考文獻】:
期刊論文
[1]Behaviors and kinetics of toluene adsorption-desorption on activated carbons with varying pore structure[J]. Xi Yang,Honghong Yi,Xiaolong Tang,Shunzheng Zhao,Zhongyu Yang,Yueqiang Ma,Tiecheng Feng,Xiaoxu Cui. Journal of Environmental Sciences. 2018(05)
[2]“十三五”揮發(fā)性有機物污染防治的思路與途徑[J]. 寧淼,孫亞梅. 世界環(huán)境. 2016(06)
[3]Reversely Swellable Porphyrin-linked Microporous Polyimide Networks with Super-adsorption for Volatile Organic Compounds[J]. Qi Wu,Wei Huang,Hai-jiang Wang,Li-li Pan,Chao-liang Zhang,劉習奎. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(08)
[4]吸收法處理VOCs工業(yè)廢氣的研究進展[J]. 趙揚,何璐紅,劉斌杰. 山東化工. 2014(05)
[5]Characterization and assessment of volatile organic compounds (VOCs) emissions from typical industries[J]. WANG HaiLin,NIE Lie,LI Jing,WANG YuFei,WANG Gang,WANG JunHui,HAO ZhengPing. Chinese Science Bulletin. 2013(07)
博士論文
[1]活性炭吸附VOCs及其構(gòu)效關(guān)系研究[D]. 宋劍飛.中南大學(xué) 2014
本文編號:3145809
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