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挥发性有机化合物是重要的大气污染物,对生态环境和人体健康均能构成严重威胁。因此,亟需严格控制VOCs的排放。针对工业源排放的VOCs,吸附法被认为是一种比较有效的处理方法,而吸附法中最核心的部分就是吸附剂。介孔分子筛具有规则的空间结构、水热稳定性好、丰富的比表面积和较窄孔径分布等优点,可望克服传统活性炭吸附剂易燃的缺点以应用于VOCs吸附,然而直接合成的介孔分子筛由于表面存在较多数量的硅羟基,呈现出较强亲水性,无法满足工业潮湿条件下VOCs治理的需要。因此,有必要对介孔分子筛进行疏水改性。
本文采用共沉淀一锅法直接合成了表面具有疏水基团的官能化改性KIT-6、SBA-15吸附材料,测试了其在干燥和潮湿条件下的甲苯动态吸附性能。通过分别探讨合成过程中掺入不同有机硅烷摩尔比和不同种有机硅烷对KIT-6、SBA-15官能化改性前后甲苯动态吸附性能的影响,确定了最优制备条件。
研究结果表明:对于丙基官能化KIT-6吸附材料,当掺杂PTES∶TEOS摩尔比为1∶12时,其在潮湿条件下的甲苯平衡吸附容量最高,相较于未改性的KIT-6,其甲苯吸附容量提高59.8%;在三种有机硅烷官能化改性KIT-6吸附材料中采用ETES改性的KIT-6吸附剂在潮湿条件下具有最高甲苯平衡吸附容量,相较于未改性KIT-6,其甲苯吸附性能提高71.6%;对于丙基官能化SBA-15材料,当掺杂PTES:TEOS摩尔比为1∶18时,其在潮湿条件下的甲苯平衡吸附容量最高,相较于SBA-15,其甲苯吸附容量提高6.9%;在三种有机硅烷官能化改性SBA-15吸附材料中,采用PTES改性的SBA-15吸附剂在潮湿条件下具有最高甲苯平衡吸附容量,相较于未改性的SBA-15,其甲苯吸附性能提高6.9%。在潮湿条件下,改性KIT-6呈现出比改性SBA-15更为明显的性能提高,这可能与其特定的3D结构有关。
结合小角X射线衍射、傅里叶红外光谱、透射电子显微镜等表征手段,研究了官能化改性KIT-6、SBA-15材料的骨架结构、表面官能团及微观结构。研究结果表明,通过共沉淀一锅法疏水官能团成功引入KIT-6、SBA-15表面,两种分子筛的介孔结构均得到一定程度的保持。根据N2吸脱附测试结果,与未改性KIT-6和SBA-15相比,官能化改性KIT-6和SBA-15材料的比表面积、孔径和孔容均有一定程度的减小。
本文采用共沉淀一锅法直接合成了表面具有疏水基团的官能化改性KIT-6、SBA-15吸附材料,测试了其在干燥和潮湿条件下的甲苯动态吸附性能。通过分别探讨合成过程中掺入不同有机硅烷摩尔比和不同种有机硅烷对KIT-6、SBA-15官能化改性前后甲苯动态吸附性能的影响,确定了最优制备条件。
研究结果表明:对于丙基官能化KIT-6吸附材料,当掺杂PTES∶TEOS摩尔比为1∶12时,其在潮湿条件下的甲苯平衡吸附容量最高,相较于未改性的KIT-6,其甲苯吸附容量提高59.8%;在三种有机硅烷官能化改性KIT-6吸附材料中采用ETES改性的KIT-6吸附剂在潮湿条件下具有最高甲苯平衡吸附容量,相较于未改性KIT-6,其甲苯吸附性能提高71.6%;对于丙基官能化SBA-15材料,当掺杂PTES:TEOS摩尔比为1∶18时,其在潮湿条件下的甲苯平衡吸附容量最高,相较于SBA-15,其甲苯吸附容量提高6.9%;在三种有机硅烷官能化改性SBA-15吸附材料中,采用PTES改性的SBA-15吸附剂在潮湿条件下具有最高甲苯平衡吸附容量,相较于未改性的SBA-15,其甲苯吸附性能提高6.9%。在潮湿条件下,改性KIT-6呈现出比改性SBA-15更为明显的性能提高,这可能与其特定的3D结构有关。
结合小角X射线衍射、傅里叶红外光谱、透射电子显微镜等表征手段,研究了官能化改性KIT-6、SBA-15材料的骨架结构、表面官能团及微观结构。研究结果表明,通过共沉淀一锅法疏水官能团成功引入KIT-6、SBA-15表面,两种分子筛的介孔结构均得到一定程度的保持。根据N2吸脱附测试结果,与未改性KIT-6和SBA-15相比,官能化改性KIT-6和SBA-15材料的比表面积、孔径和孔容均有一定程度的减小。