赋磁硅气凝胶制备、表征及其吸附性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 武骁宇 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 刘会娟 ; 曲久辉 |
| 关键词 | 硅气凝胶 赋磁硅气凝胶 吸附 异狄氏剂 |
| 其他题名 | Preparation, characterization and adsorption properties of magnetic silica aerogels |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 硅气凝胶是近年发展起来的一种新型轻质纳米多孔材料，具有比表面积大，表面修饰简单易行等优点，在环境吸附领域具有广泛的应用前景。本论文针对饮用水中存在的亲脂性有机污染物，以制备磁性硅气凝胶吸附材料为目的，对其制备原理、最佳制备条件及表面特性进行了研究，并以异狄氏剂为模型污染物，系统研究了其吸附效能。 以工业水玻璃为硅源，通过溶胶－凝胶，分别采用三甲基氯硅烷（TMCS）和六甲基二硅胺烷（HMDZ）进行表面改性，在常压条件下干燥制备得到疏水性硅气凝胶SA_TMCS 和SA_HMDZ。结果表明，制得的硅气凝胶材料为轻质介孔材料，比表面积高达770 m2·g-1，孔径范围为9~15 nm，孔隙率为80%以上，硅气凝胶接触角大于115°，具有很强的疏水性。 进一步以工业水玻璃为硅源，以六甲基二硅胺烷（HMDZ）作为改性剂，掺杂纳米Fe3O4 颗粒制备得到赋磁硅气凝胶（MSA）。制备得到的MSA 呈红棕色颗粒状，接触角为113°~116°，比表面积为589 m2·g-1，孔径范围在2~5 nm 间，孔隙率为70% 左右。MSA 的饱和磁化强度约为0.44 emu/g ，Fe3O4 纳米颗粒在MSA 中分散度较高，表现出超顺磁性，利于使用磁力进行固液分离。 氮气吸附脱附曲线表明硅气凝胶的吸附可归属为Gibbs 第V 型吸附等温线，吸附剂与吸附质之间存在较弱的亲和力，由滞回曲线可以判断硅气凝胶是一种口小腔大的毛细孔结构。改性剂使硅气凝胶表面的－OH 取代为－CH3，从而使其具有较强的疏水性及较大的比表面积，且TMCS 改性程度高于HMDZ。 硅气凝胶SA_TMCS 和赋磁硅气凝胶对异狄氏剂表现出良好的吸附效能，约12 小时达到吸附平衡，吸附行为符合Freundlich 吸附等温线模型及准二级动力学模型，SA_TMCS 由于其较大的比表面积以孔结构性质，其吸附速率及吸附容量高于MSA；MSA 对异狄氏剂的吸附能力高于颗粒活性炭等其它吸附材料，其Kf 值最高约为GAC 的10 倍左右，加之其利于磁性分离的特性，具有良 好的工程应用价值。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-08-30 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/770]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 武骁宇. 赋磁硅气凝胶制备、表征及其吸附性能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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