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1、本課題研究工作致力于合成介孔材料,尋找合適的原料合成POSS材料來(lái)改性介孔材料,使改性后的分子篩能夠提高去除飲用水中氨氮的效率。
研究用正硅酸乙酯為硅源,P123為模板劑,采用水熱晶化法直接合成出SBA-15分子篩。用稻殼灰和3-甲氧基巰丙基硅烷為原料用溶膠-凝膠法分別合成八聚四甲基銨POSS和八聚巰丙基POSS。然后對(duì)這兩種POSS材料進(jìn)一步官能化,分別改性介孔材料SBA-15分子篩,得到POSS-COOH和POSS-SO3
2、H改性SBA-15分子篩。
對(duì)合成出的材料進(jìn)行了以下表征:質(zhì)譜、紅外光譜(FT-IR)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、小角XRD、氮?dú)馕?脫附分析。合成的POSS材料用質(zhì)譜進(jìn)行表征,分析表明有相應(yīng)的POSS材料生成,并進(jìn)一步用紅外光譜進(jìn)行分析驗(yàn)證POSS的生成。采用小角XRD表征了SBA-15和改性的分子篩的結(jié)構(gòu),結(jié)果顯示分子篩的二維六方的形態(tài)沒(méi)有發(fā)生改變。紅外光譜被用來(lái)顯示改性后官能團(tuán)的變化,譜圖中特征峰的出現(xiàn)說(shuō)
3、明了POSS分子篩與分子篩鏈接起來(lái)。三種分子篩的微觀結(jié)構(gòu)用透射電鏡進(jìn)行表征,通過(guò)TEM清楚的看到改性劑進(jìn)入分子篩后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。SEM照片清楚的反應(yīng)了顆粒的表面形貌的變化,因此對(duì)三種分子篩進(jìn)行了SEM表征,通過(guò)照片可以清楚的看到顆粒尺寸、形狀的變化。運(yùn)用各種模型,通過(guò)氮?dú)馕?脫附分析定量的計(jì)算出三種孔材料比表面積、孔徑、孔容的大小,與SBA-15分子篩相比,POSS-COOH改性的分子篩平均孔徑變大,孔容變小,比表面積變小,而POS
4、S-SO3H改性的分子篩平均孔徑、孔容、比表面積都變小,定量的證實(shí)了POSS改性劑對(duì)分子篩的影響。
合成出的三種分子篩用于飲用水中氨氮的去除。研究了吸附時(shí)間、吸附溫度、氨氮濃度等因素對(duì)吸附量和去除效率的影響,比較了三種分子篩去除氨氮的效果,結(jié)果顯示吸附時(shí)間越長(zhǎng),吸附量越大。吸附溫度越高,吸附率越高。起始濃度越大,越有利于吸附。分子篩投加量越大,吸附量越大。同時(shí)兩種改性分子篩中,POSS-SO3H改性分子篩去除氨氮的效率更高。<
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