活性炭是一種廉價的、可持續(xù)的且資源豐富的材料,具有獨特的結構,出色的穩(wěn)定性和再生性能,表現(xiàn)出更好的二氧化碳吸附能力,有很大的應用前景。本論文分別用袖子皮,蓮蓬,絲瓜絡和向日葵作前體物,用KOH作為活化劑制備出四種生物炭基活性炭,并進行對比優(yōu)化。印跡技術(IT)是一種仿生分子識別技術,可模擬自然界中酶底物和抗體-抗原分子的識別機制。根據(jù)目標的類型,IT可以分為兩類:分子印跡技術(MIT)和離子印跡技術(IIP)。根據(jù)分子印跡技術理論,確定了乙二酸作為模板分子,丙烯酰胺作為功能單體,乙二醇二甲基丙烯酸酯作為交聯(lián)劑,制備了以向日葵基活性炭為載體的二氧化碳分子印跡聚合物(S-MIPs)和以環(huán)糊精為造孔劑的二氧化碳分子印跡聚合物(β-CD-MIPs),利用FT-IR,SEM,TEM,BET等實驗手段,對吸附材料結構進行表征。通過固定床實驗,研究了吸附材料對吸附性能,初步探討了吸附機理,最后考察了材料對再生性能,主要結論如下:1)考察了四種生物質活性炭對二氧化碳對吸附性能,結構表明堿炭比,吸附溫度,脫附溫度,二氧化碳濃度都會影響吸附量大小,得到柚子皮基活性炭,蓮蓬基活性炭,絲瓜絡基活性炭,向日葵基活性炭最佳都二氧化碳吸附條件分別為:堿炭比分別為1:1、1:1、0.5:1、0.75:1;吸附溫度分別為60℃、60℃、60℃、60℃;二氧化碳濃度越高,吸附容量越大。在此條件下,柚子皮基活性炭最大飽和吸附量為1.15 mmol/g;蓮蓬基活性炭基活性炭最大飽和吸附量為1.23 mmol/g;絲瓜絡基活性炭最大飽和吸附量為1.40 mmol/g;向日葵基活性炭最大飽和吸附量為 1.39 mmol/g。2)制備出基于向日葵基活性炭為載體的向日葵基活性炭的分子印跡聚合物。初步探討了向日葵基活性炭為載體的負載量對吸附量對影響,表明載體影響印跡位點對形成,進而對吸附量大小進行影響。此外,探討了吸附溫度、脫附溫度、二氧化碳濃度、水分存在對吸附量的影響。在最佳吸附條件下(吸附溫度:25℃;脫附溫度120℃;二氧化碳濃度10%)下,最佳飽和吸附量為1.92 mmol/g。選擇性實驗表明向日葵基活性炭分子印跡聚合物對二氧化碳有一般的選擇性。在經過五次循環(huán)吸附再生實驗后,吸附量略微減少,但也幾乎保持穩(wěn)定,說明材料具有很好的重復利用性。3)制備出以β-環(huán)糊精為造孔劑的分子印跡聚合物β-CD-MIPs。研究了 β-CD添加量、吸附溫度、水分存在對β-CD-MIPs捕集CO2性能對影響。β-CD-MIPs對CO2的吸附容量呈現(xiàn)隨著溫度的升高而下降的趨勢。當β-CD添加量為1g時,β-CD-MIPs的最佳吸附溫度為25℃,在此條件下,β-CD-MIPs具有最大的CO2飽和吸附量。同時,對吸附劑的循環(huán)再生能力和選擇性也進行了考察。在五次吸附/解吸循環(huán)下,吸附容量損失極小,證明該材料性能穩(wěn)定,可重復性優(yōu)異。在有其他氣體干擾的情況下,吸附劑對CO2的吸附能力略低于一定濃度CO2的環(huán)境下,具有良好的選擇性。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TQ424.1;X701
【部分圖文】：

山東大學碩士學位論文??點收到越來越多人們的青睞，從而成為一個熱門研宄方向。??１．４．２?ＭＩＴ的基本原理??ＭＩＴ通常通過共價或者非共價的相互作用使得模板分子與功能單體聚合，并??加入適當?shù)脑炜讋⒔宦?lián)劑和引發(fā)劑，然后在一定條件下引發(fā)聚合反應而形成聚??合物，最后用萃取或酸洗將模板分子脫去，模板和溶劑的去除在結構中留下空腔，??在三維聚合物中創(chuàng)建了特定的結合位點，空腔的形狀和相互作用模式與模板分子??互補，這為模板分子提供了很強的結合親和力［７？７４］，制備過程如圖１－１所示。??當模板分子（印跡分子）與聚合物單體接觸時，會形成多個作用點，在聚合??過程中會被記祝當模板分子被移除時，聚合物將與模板分子形成空間構型。通??過將這些孔與多個作用點匹配，這些孔對模板分子及其類似物具有選擇識別特性。??▲、?一??ｗ?Ｗ??圖１－１分子印跡聚合物的制備過程圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｔｈｅ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ?ｐｏｌｙｍｅｒ??８??

山東大學碩士學位論文??ＶＩ??ｒｉ??一?Ｖ２?ｒ?ｎ??３?ｙ?１?ｒｚｕ??ｖ４Ｌ?，??１?Ｔｒｉ?７ｉ??Ｖ３??Ｃ＿）?１??Ｔ?６?／?＞＼??圖２－１吸附實驗裝置示意圖??（ｌ）Ｃ〇２／Ｎ２瓶；（２）Ｎ２瓶；（３）質量流量計；（４）水浴鍋；（５）吸附柱；（６）三通管；（７）Ｃ〇２??紅外線分析儀；（８）混合氣瓶；ＶＩ、Ｖ２減壓閥；Ｖ３、Ｖ４截止閥。??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ??（１）?Ｃ〇２?／?Ｎ２?ｇａｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒ；?（２）?Ｎ２?ｇａｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒ；?（３）?ｍａｓｓ?ｆｌｏｗｍｅｔｅｒ；?（４）?ｗａｔｅｒ?ｂａｔｈ；?（５）??ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｐｉｐｅ；?（６）?ｔｈｒｅｅ?ｗａｙ?ｐｉｐｅ；?（７）?ＣＯ２?ａｎａｌｙｚｅｒ；?（８）?ｍｉｘｉｎｇ?ｇａｓ?ｃｙｌｉｎｄｅｒ；?ＶＩ，?Ｖ２??ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｒｅｄｕｃｉｎｇ?ｖａｌｖｅ；?Ｖ３，?Ｖ４?ｓｔｏｐ?ｖａｌｖｅ．??２．４吸附劑結構特性的表征結果??２．４．１傅里葉變換紅外光譜（ＦＴＩＲ）??圖２－２是四種生物質基活性炭的紅外光譜圖。圖中的吸收峰表明其有著復雜??的內部結構。在１６１６ＣＨＴ１處有明顯吸收峰，說明表面存在Ｃ＝Ｃ鍵，為７ＭＩ共軛??鍵，這樣就使其容易吸附陽離子。由圖可以看到，在３４３８ＣＨＴ１處出現(xiàn)了較強的??吸收峰，這是游離的羥基Ｏ－Ｈ的伸縮振動峰。２９３０ｃｍ－１、１０４０ｃｍ－１處也存在著吸??１８??

于５ＡＣ???ｂ?湮；ＩＡＣ??ＣＳ＊：ｘ５＊ＡＣ??——ｄｉ＾Ｅ＾ＡＣ?／??容?，—￣?＾Ｙ＼?＾??〇??匚?丫?＾??ｆ〇?，?、、?—■－ｗ？？————￣￣＿—Ｄ??４－？??Ｆ?＼?ｒ、??Ｃ??ｉ／）??ｃ?ｃ??＼?／?＾ｄ??、、么１６１６?１４０６?１０４０??〇４?Ｊｏ???｜?，?｜?ｉ?｜?ｉ?｜?，???４０００?３０００?２０００?１０００??Ｗａｖｅ?Ｎｕｍｂｅｒ（ｃｍ＂１）??圖２－２柚子皮ＡＣ（ａ），蓮蓬ＡＣ（ｂ），絲瓜絡ＡＣ（ｃ），向日葵ＡＣ（ｄ）的紅外光譜??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?ＦＴ－ＩＲ?ｓｐｅｃｔｒａ?ｏｆ?ｇｒａｐｅｆｒｕｉｔ?ｐｅｅｌ?ＡＣ?（ａ），?ｌｉａｎｐｅｎｇ?ＡＣ?（ｂ），?ｌｕｆｆａ?ｃｏｍｐｌｅｘ?ＡＣ?（ｃ），??ｓｕｎｆｌｏｗｅｒ?ＡＣ?（ｄ）．??２．４．２表面形貌分析??圖２－３是四種生物質基活性炭的掃描電鏡圖。有圖２－３（ａ）可見，柚子皮基活??性炭呈現(xiàn)３Ｄ蜂窩形貌，表面不平整，呈片狀結構，具有豐富的褶皺層和細微孔??結構，孔道之間相互串聯(lián)相同。這可容易將Ｃ〇２吸附到這些結構的表面和孔隙??１９??
【參考文獻】

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本文編號：2883935