多孔疏水復(fù)合材料的研制及其對(duì)甲苯吸附的研究.pdf

1、目前，VOC(volatile organic compound)已經(jīng)對(duì)環(huán)境和人體健康造成了很大的危害，引起了研究者的廣泛關(guān)注，因此，對(duì)于VOC的治理方法也有很多研究和報(bào)道，如催化-氧化法、生物法、等離子體法以及吸附法。其中吸附法是一種簡(jiǎn)單、方便、快捷的處理方法，應(yīng)用廣泛。吸附法最重要的就是吸附劑，而活性炭是最常用而且應(yīng)用最多的，因?yàn)榛钚蕴繐碛芯薮蟮谋缺砻娣e和豐富的孔結(jié)構(gòu)，特別是微孔。但是，活性炭對(duì)VOC的吸附容易受到空氣濕度的影響已經(jīng)

2、成為研究者的共識(shí)，而且嚴(yán)重之時(shí)會(huì)使活性炭失去吸附能力?；钚蕴康奈搅恐允艿綕穸鹊挠绊懼饕蚓驮谟诨钚蕴勘砻鎿碛袠O性基團(tuán)，可以通過氫鍵吸附水分子。
　　 因此，改變吸附材料表面的化學(xué)性質(zhì)是吸附材料的吸附量不受濕度影響的重要方法。通過改性減少材料表面的極性基團(tuán)，增加材料的疏水性是一種減少空氣濕度影響的有效辦法。改變材料表面的化學(xué)性質(zhì)有很多種方法，如表面有機(jī)改性、高溫缺氧處理等，這些方法都可以增加材料表面的非極性。但是高溫缺氧的

3、條件比較苛刻，而表面有機(jī)改性劑是一種比較理想的方法。為此，我們采用了3種不同的改性劑分別對(duì)活性炭、膨脹石墨以及聚氨酯多孔材料進(jìn)行改性、制備復(fù)合材料，希望通過改性能夠具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)制備出一種新的吸附材料，能夠有效的吸附VOC；2)該吸附材料的吸附量不受濕度的影響；3)該吸附材料應(yīng)具有較快的吸附速率；4)該吸附材料原料豐富，價(jià)格低廉。
　　 通過浸漬法把改性劑負(fù)載到蜂窩狀活性炭(WAC)、膨脹石墨(EG)和聚氨酯(PU)的表面，

4、通過動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)和靜態(tài)實(shí)驗(yàn)分別考察了影響復(fù)合材料的吸附量和吸附速率的影響因素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，
　　 ⑴該新型疏水復(fù)合吸附劑的表面具有疏水性，而且疏水性隨著復(fù)合吸附材料負(fù)載改性劑的量的增加而增加；復(fù)合材料以氮?dú)鉁y(cè)定的比表面積與改性前相比減小了，都不超過2m2g-1，而且改性劑的負(fù)載量越大，復(fù)合材料的比表面積越??；復(fù)合材料的孔徑分布表明，在復(fù)合材料的表面沒有孔，改性前所擁有的微孔或者中孔在改性之后也沒有了。
　　 ⑵WAC、EG

5、和PU在復(fù)合材料中主要是載體作用，它們不影響復(fù)合材料對(duì)VOC的吸附能力(動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)時(shí))，這三種載體負(fù)載改性劑的量的順序?yàn)椋篧AC＜EG≈PU。對(duì)同一種載體來說，三種改性劑的最大負(fù)載量是凡士林最大，而植物油最小。三種載體雖然不影響復(fù)合材料的吸附量，但是載體的空間結(jié)構(gòu)影響著復(fù)合材料對(duì)VOC的吸附速率。三種載體相比，以WAC為載體的復(fù)合材料的吸附速率最小，而以EG和PU為載體制備的復(fù)合材料的吸附速率接近，PU稍大一些。復(fù)合材料的吸附速率都是

6、隨著復(fù)合材料負(fù)載改性劑的量的增加而減小。
　　 ⑶復(fù)合材料對(duì)甲苯氣體的吸附量與改性劑在復(fù)合材料中的含量成線性關(guān)系，所以復(fù)合材料負(fù)載改性劑的量對(duì)其吸附甲苯的能力有很大的影響。而且改性劑對(duì)甲苯吸附量的大小隨其自身的不飽和度的增加而增加。WAC的改性劑的負(fù)載量隨著WAC的孔徑的增加而減小，EG的負(fù)載量隨著EG膨脹倍數(shù)的增加而增加，PU的負(fù)載量隨著孔徑的增加而減小。當(dāng)PU的孔徑為1-1.5 mm時(shí)，復(fù)合材料的吸附量和吸附速率比較合適。<

7、br>　　 ⑷隨著吸附溫度的升高，復(fù)合材料的吸附量不斷的降低，復(fù)合材料的飽和度越大，吸附量受溫度的影響越明顯，當(dāng)溫度升高到348 K時(shí)，復(fù)合材料基本上失去吸附能力。但是在相對(duì)濕度為53％-90％的范圍內(nèi)，復(fù)合材料的吸附量不受濕度的影響，這與活性炭相比具有巨大的優(yōu)越性。
　　 ⑸復(fù)合材料對(duì)甲苯的吸附主要是由于改性劑對(duì)甲苯的溶解產(chǎn)生的，因此，改性劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)對(duì)復(fù)合材料的吸附量有重要影響，對(duì)同一種改性劑而言，隨著吸附質(zhì)非極性的增

8、加而復(fù)合材料的吸附量增加，對(duì)同一種吸附質(zhì)而言，不飽和度越大，復(fù)合材料的吸附能力越強(qiáng)。
　　 ⑹復(fù)合材料通過15次的加熱再生之后發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料的吸附量隨再生次數(shù)的變化不完全一樣。例如，PEG(plant oil-loaded EG)、AEG(animal oil-loaded EG)和MEG(vaseline-loaded EG)最初的吸附量為341.3，279.5和235.1 mg g-1；當(dāng)再生7次時(shí)，PEG和AEG的吸附量降