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《中国环境科学研究院》 2016年
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涂层改性活性炭的制备及其对含水挥发性有机物气相吸附研究

刘寒冰  
【摘要】:挥发性有机污染物(volatile organic compounds, VOCs)易挥发到环境中,导致大气和土壤、甚至地下水污染,因此对VOCs污染的治理也越来越受到重视。活性炭吸附法是处理VOCs常用的方法之一。无论是工业VOCs废气还是污染场地VOCs抽提气,待处理混合气体中往往含有大量水蒸汽。这些水蒸汽在活性炭表面与VOCs形成竞争吸附,附着在活性炭表面影响活性炭对VOCs吸附效果。因此,对活性炭进行目标导向性改性,提高活性炭保持对含水VOCs的选择吸附能力,成为近年来研究热点问题。在文献调研基础上,选择聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane, PDMS)作为改性剂。PDMS作为一种超疏水的有机硅高分子材料,具有良好的稳定性。采用加热冷凝法将PDMS负载到活性炭表面,获得具有PDMS疏水涂层的改性活性炭,研究PDMS基涂层活性炭对含水VOCs吸附效果。采用BET比表面积分析、扫面电镜(SEM)、Boehm滴定、X射线能谱(XPS)等方法对PDMS改性前后活性炭进行表征;用重量法测定在30℃下,不同湿度下活性炭和PDMS基涂层改性活性炭水蒸汽吸附等温线;在相对湿度为0%、50%和90%时测定活性炭和PDMS基涂层改性活性炭对甲苯、苯、丙酮吸附穿透曲线,利用Yoon-Neslon吸附模型分析吸附过程动力学变化。研究结果表明:经PDMS改性后,活性炭表面疏水性增大,同时BET比表面积和微孔容积减小。水蒸汽吸附等温线表明PDMS改性降低了活性炭对水蒸汽吸附能力,改性温度越高,水蒸汽吸附量降低越大,改性温度250℃时活性炭水蒸汽吸附量降低了59%。活性炭水蒸汽吸附能力与活性炭微孔容积、表面酸性官能团和表面水接触角有关。含水VOCs吸附穿透曲线表明与原始活性炭相比,PDMS改性活性炭在吸附甲苯、苯蒸气时,吸附过程受水蒸气影响较小,甲苯、苯吸附量较原始活性炭都有增大;PDMS改性活性炭对丙酮吸附吸附选择能力提高不明显,这可能与VOCs分子极性大小有关。
【学位授予单位】:中国环境科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ424.1;X701

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