本文關(guān)鍵詞：介孔硅修飾炭纖維材料的制備及吸附性能研究

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【摘要】：揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile organic compounds:VOCs)是指熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50~260℃之間的有機(jī)化合物,作為VOCs之一的低濃度甲苯普遍存在于室內(nèi)及工業(yè)區(qū)附近,長(zhǎng)期生活、工作在這種環(huán)境下會(huì)對(duì)人們的健康造成嚴(yán)重威脅。放射性核素鈾作為一種稀有資源,如果處理不當(dāng)肆意排放,不僅造成資源浪費(fèi),也會(huì)污染環(huán)境并對(duì)人類(lèi)的健康造成危害。處理環(huán)境污染物的方式有很多種,其中將吸/脫附過(guò)程與催化過(guò)程相結(jié)合能夠有效地去除室內(nèi)低濃度的甲苯;采用吸附的方法可有效去除廢水中一定濃度的鈾酰離子。硅基材料修飾的活性炭纖維(ACF)能有效改善炭纖維表面的疏水性能,有望應(yīng)用于室內(nèi)低濃度甲苯的去除;利用氨基官能團(tuán)可與鈾酰離子發(fā)生螯合作用的特點(diǎn),在多孔材料的孔道內(nèi)引入氨基官能團(tuán),在很大程度上提高了其對(duì)鈾酰離子的去除效率。目的:通過(guò)比較不同量硅包覆的ACF對(duì)甲苯的吸附性能,明確疏水性對(duì)吸附性能的影響,進(jìn)一步篩選出吸附性能更好的吸附材料。利用氨基官能團(tuán)可與鈾酰離子發(fā)生螯合作用的特點(diǎn),在多孔材料的孔道內(nèi)引入氨基官能團(tuán),從而提高這類(lèi)吸附材料對(duì)鈾酰離子的吸附率。方法:利用ACF材料具有大比表面積的特點(diǎn),通過(guò)四乙基硅緩慢水解對(duì)ACF進(jìn)行硅包覆合成硅基修飾的ACF材料;通過(guò)浸漬將含有氨基的前驅(qū)體引入孔道內(nèi),進(jìn)一步通過(guò)高溫處理合成氨基改性的介孔材料。利用質(zhì)譜具有多通道可在線檢測(cè)的特性,對(duì)低濃度甲苯在改性ACF上的動(dòng)態(tài)吸附行為進(jìn)行分析;借助掃描電鏡觀察改性ACF的表面結(jié)構(gòu)變化;通過(guò)氮?dú)馕矫摳綄?shí)驗(yàn)測(cè)定改性ACF的孔道結(jié)構(gòu)信息;利用FTIR分析改性ACF表面官能團(tuán)的變化。結(jié)果:1.通過(guò)硅膠包覆方法合成了改性ACF吸附材料,在掃描電鏡下觀察到隨著包硅量的增加,ACF表面呈現(xiàn)不同厚度的硅層;低濃度甲苯在ACF及改性ACF上的吸附數(shù)據(jù)結(jié)果表明,硅層的厚度與吸附材料的疏水性能以及對(duì)甲苯的吸附性能密切相關(guān)。2.利用氨氣與ACF表面含氧基團(tuán)在高溫反應(yīng),將氨基引入ACF表面,通過(guò)對(duì)鈾酰離子的吸附性能研究,發(fā)現(xiàn)在ACF的表面引入氨基可以增強(qiáng)其對(duì)鈾酰離子的吸附性能。3.通過(guò)浸漬TEPA將氨基引入SBA-15材料中,研究其對(duì)鈾酰離子的吸附性能,發(fā)現(xiàn)含氨基的介孔SBA-15對(duì)鈾酰離子具有較強(qiáng)的吸附能力,在低濃度條件下,對(duì)鈾酰離子的吸附率可高達(dá)98%。結(jié)論:1.改性ACF對(duì)低濃度甲苯進(jìn)行吸附時(shí),適量的包硅不僅可以提高ACF的疏水性能,增強(qiáng)其在有水環(huán)境下對(duì)甲苯的吸附能力,還由于其耐熱穩(wěn)定性的改善,增強(qiáng)了其可再生性能。2.對(duì)ACF進(jìn)行氨基改性后,由于氨基功能基團(tuán)可與鈾酰離子發(fā)生配位作用,所以改性ACF增強(qiáng)了其對(duì)鈾酰離子的吸附能力。3.將氨基引入介孔材料SBA-15后,氨基與鈾酰離子的強(qiáng)配位作用,是增強(qiáng)其對(duì)鈾酰離子吸附能力的主要原因。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ424;X70

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9 樂(lè)W，

本文編號(hào)：1204570