本文關鍵詞：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)性有機物(Volatile organic compounds:VOCs)是指熔點低于室溫而沸點在50~260℃之間的有機化合物,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,長期生活、工作在這種環(huán)境下會對人們的健康造成嚴重威脅。放射性核素鈾作為一種稀有資源,如果處理不當肆意排放,不僅造成資源浪費,也會污染環(huán)境并對人類的健康造成危害。處理環(huán)境污染物的方式有很多種,其中將吸/脫附過程與催化過程相結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,有望應用于室內(nèi)低濃度甲苯的去除;利用氨基官能團可與鈾酰離子發(fā)生螯合作用的特點,在多孔材料的孔道內(nèi)引入氨基官能團,在很大程度上提高了其對鈾酰離子的去除效率。目的:通過比較不同量硅包覆的ACF對甲苯的吸附性能,明確疏水性對吸附性能的影響,進一步篩選出吸附性能更好的吸附材料。利用氨基官能團可與鈾酰離子發(fā)生螯合作用的特點,在多孔材料的孔道內(nèi)引入氨基官能團,從而提高這類吸附材料對鈾酰離子的吸附率。方法:利用ACF材料具有大比表面積的特點,通過四乙基硅緩慢水解對ACF進行硅包覆合成硅基修飾的ACF材料;通過浸漬將含有氨基的前驅(qū)體引入孔道內(nèi),進一步通過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的特性,對低濃度甲苯在改性ACF上的動態(tài)吸附行為進行分析;借助掃描電鏡觀察改性ACF的表面結構變化;通過氮氣吸附脫附實驗測定改性ACF的孔道結構信息;利用FTIR分析改性ACF表面官能團的變化。結果:1.通過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)結果表明,硅層的厚度與吸附材料的疏水性能以及對甲苯的吸附性能密切相關。2.利用氨氣與ACF表面含氧基團在高溫反應,將氨基引入ACF表面,通過對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其對鈾酰離子的吸附性能。3.通過浸漬TEPA將氨基引入SBA-15材料中,研究其對鈾酰離子的吸附性能,發(fā)現(xiàn)含氨基的介孔SBA-15對鈾酰離子具有較強的吸附能力,在低濃度條件下,對鈾酰離子的吸附率可高達98%。結論:1.改性ACF對低濃度甲苯進行吸附時,適量的包硅不僅可以提高ACF的疏水性能,增強其在有水環(huán)境下對甲苯的吸附能力,還由于其耐熱穩(wěn)定性的改善,增強了其可再生性能。2.對ACF進行氨基改性后,由于氨基功能基團可與鈾酰離子發(fā)生配位作用,所以改性ACF增強了其對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配位作用,是增強其對鈾酰離子吸附能力的主要原因。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ424;X70

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本文編號：1204570