多孔疏水復合材料的研制及其對甲苯吸附的研究.pdf

1、目前，VOC(volatile organic compound)已經對環(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注，因此，對于VOC的治理方法也有很多研究和報道，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單、方便、快捷的處理方法，應用廣泛。吸附法最重要的就是吸附劑，而活性炭是最常用而且應用最多的，因為活性炭擁有巨大的比表面積和豐富的孔結構，特別是微孔。但是，活性炭對VOC的吸附容易受到空氣濕度的影響已經

2、成為研究者的共識，而且嚴重之時會使活性炭失去吸附能力。活性炭的吸附量之所以受到濕度的影響主要原因就在于活性炭表面擁有極性基團，可以通過氫鍵吸附水分子。
　　 因此，改變吸附材料表面的化學性質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，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性質有很多種方法，如表面有機改性、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活性炭、膨脹石墨以及聚氨酯多孔材料進行改性、制備復合材料，希望通過改性能夠具有以下優(yōu)點：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)該吸附材料應具有較快的吸附速率；4)該吸附材料原料豐富，價格低廉。
　　 通過浸漬法把改性劑負載到蜂窩狀活性炭(WAC)、膨脹石墨(EG)和聚氨酯(PU)的表面，

4、通過動態(tài)實驗和靜態(tài)實驗分別考察了影響復合材料的吸附量和吸附速率的影響因素，實驗結果表明，
　　 ⑴該新型疏水復合吸附劑的表面具有疏水性，而且疏水性隨著復合吸附材料負載改性劑的量的增加而增加；復合材料以氮氣測定的比表面積與改性前相比減小了，都不超過2m2g-1，而且改性劑的負載量越大，復合材料的比表面積越小；復合材料的孔徑分布表明，在復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在復合材料中主要是載體作用，它們不影響復合材料對VOC的吸附能力(動態(tài)吸附實驗時)，這三種載體負載改性劑的量的順序為：WAC＜EG≈PU。對同一種載體來說，三種改性劑的最大負載量是凡士林最大，而植物油最小。三種載體雖然不影響復合材料的吸附量，但是載體的空間結構影響著復合材料對VOC的吸附速率。三種載體相比，以WAC為載體的復合材料的吸附速率最小，而以EG和PU為載體制備的復合材料的吸附速率接近，PU稍大一些。復合材料的吸附速率都是

6、隨著復合材料負載改性劑的量的增加而減小。
　　 ⑶復合材料對甲苯氣體的吸附量與改性劑在復合材料中的含量成線性關系，所以復合材料負載改性劑的量對其吸附甲苯的能力有很大的影響。而且改性劑對甲苯吸附量的大小隨其自身的不飽和度的增加而增加。WAC的改性劑的負載量隨著WAC的孔徑的增加而減小，EG的負載量隨著EG膨脹倍數的增加而增加，PU的負載量隨著孔徑的增加而減小。當PU的孔徑為1-1.5 mm時，復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，復合材料的吸附量不斷的降低，復合材料的飽和度越大，吸附量受溫度的影響越明顯，當溫度升高到348 K時，復合材料基本上失去吸附能力。但是在相對濕度為53％-90％的范圍內，復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復合材料對甲苯的吸附主要是由于改性劑對甲苯的溶解產生的，因此，改性劑和吸附質的性質對復合材料的吸附量有重要影響，對同一種改性劑而言，隨著吸附質非極性的增

8、加而復合材料的吸附量增加，對同一種吸附質而言，不飽和度越大，復合材料的吸附能力越強。
　　 ⑹復合材料通過15次的加熱再生之后發(fā)現(xiàn)，復合材料的吸附量隨再生次數的變化不完全一樣。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；當再生7次時，PEG和AEG的吸附量降