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。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(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?。粡?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