基于炭微球的高性能吸附净化材料研究

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随着国民经济发展水平的提高,我国逐渐步入高生产率、强污染度的社会进程,水域污染、空气污染、土体污染等严重影响了生态平衡,空气质量、水体质量、土壤质量均严重下降;工业区充斥着挥发性有机物味道的空气,对工人的呼吸道、神经乃至身体健康造成威胁;农作物生长、水产品繁衍等也难逃其害。及时采取治理措施,改善环境污染迫在眉睫。同时,室内低浓度有害物质污染近来也给民众正常生活、工作带来的影响也日益严重:频发的儿童白血病事件,在2012年见报的就有5000例,根据有关医学方面报道与室内甲醛浓度超标有关。如何降低、消除装修配料、家具等释放的甲醛、苯系物的研究尤其受到重视。活性炭具备高比表面积,可以吸附适当粒径的有毒有害污染物质。吸附法经济实惠,操作简便且可重复使用。中间相炭微球(MCMB)属于活性炭发展过程中的一种形态,随着中间相的发展研究而逐渐发展起来,相较普通的活性炭,中间相炭微球具有超大比表面积,而且在特定的制备、活化环境下,能够实现中间相炭微球孔结构的调控,对于实现逐步提高针对性吸附性能,具有研究意义。论文在其他研究学者对于中间相炭微球的制备工艺、活化工艺、不同领域中应用研究的大环境之下,由热缩聚法制备中间相炭微球(MCMB),在原料—中温煤沥青中添加不同比列碳纳米管(CNTS),制成掺杂有CNTS的MCMB,尝试进行增强MCMB的孔结构可调性研究。实验过程分为MCMB系列产物的制备活化、吸附实验、孔隙比表面积微观测量三个部分:掺入不同比例(0,5%,10%,20%)的CNTS于中温煤沥青中,由热缩聚法,制备生成MCMB系列产物;通过化学活化法,以KOH为活化剂,对MCMB系列产物进行活化,通过在活化过程中对活化剂与MCMB系列产物的混合方式、活化温度、活化时间、活化碱炭比值的设定,尝试生成不同孔径分布的MCMB;通过对甲基橙的吸附来定性表征KOH对MCMB系列活化产物活化成孔结构调控性的影响。利用孔隙比表面积分析仪,由气体吸附法,以N2为吸附质,在液氮77K温度下,测试MCMB纯, MCMB5%CNTS,MCMB10%CNTS,MCMB20%CNTS的比表面积、微孔、中孔孔径分布。通过参考文献的研习、实验方案的设定、实验环节的验证,得出将不同比例的CNTS掺杂入MCMB的制备中,生成了两种物质反应而成的新的物质,该物质在KOH为活化剂,化学活化过程中,对活化碱炭比的变动反应敏锐,比表面积,微孔、中孔孔径分布,微孔、中孔孔隙的吸附贡献率均出现变化; CNTS掺杂制备的MCMB在KOH活化过程中较低的碱炭比就可以达到纯MCMB在较高碱炭比时活化所得的比表面积。对于KOH作为活化剂腐蚀仪器,污染环境的不足有改进。
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