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碳硅纳米材料上挥发性甲基硅氧烷吸附过程与性能研究

文献类型:学位论文

作者王刚
答辩日期2019-08
文献子类博士后
授予单位中国科学院生态环境研究中心
授予地点北京
导师欧阳志云 ; 郝郑平
关键词挥发性甲基硅氧烷,多孔炭,分子筛,吸附等温线,吸附动力学 Volatile Methylsiloxane, Porous Carbon, Zeolites, Adsorption Isotherm, Adsorption Kinetics
学位名称理学
学位专业生态学
其他题名Adsorption property of volatile methylsiloxanes (VMS) on porous carbon/silicon nano-adsorbents
英文摘要

      甲基硅氧烷类有机物,作为工业添加剂大量应用于纺织行业、涂料行业等,也作为助剂加入到个人洗护用品中,最终汇入污水处理厂和垃圾填埋场中。在后续的厌氧化处理过程中,会进一步分解成为小分子的挥发性甲基硅氧烷(Volatile methylsiloxanes,简称VMS),存在于并严重妨碍了厌氧后沼气的资源化利用。此外,许多硅基聚合物、弹性体和树脂在生产中,也使用到VMS中间体,在此过程中有大量VMS逸散进入到大气中,参与了大气反应生成二次气溶胶。因此,从资源化利用和工业污染控制角度来说,VMS的污染控制均具有重要意义。本研究研究考察了多孔炭和分子筛类纳米吸附剂对特征VMS污染物六甲基二硅氧烷(Hexamethyldisiloxane,简称L2)的吸附过程和吸附机理,阐明影响吸附剂吸附性能的主要影响因素。研究的主要内容及取得的结论和成果如下: 
      (1)多孔炭类吸附剂对L2的吸附性能
      采用颗粒活性炭、活性炭纤维和介孔炭作为吸附剂,通过静态蒸汽吸附的方法研究了吸附剂对L2的吸附等温线,并计算了等量吸附热和吸附速率常数。
研究结果表明,Dubinin-Astakhov (D-A)方程可较好地对三种吸附剂吸附L2的吸附等温线进行拟合;三种吸附剂对L2的等量吸附热和吸附动力学有较大的差别,这种差别推测主要是由于吸附剂孔径尺寸不同引起的。
      (2)分子筛对L2的吸附性能
      考察不同结构的分子筛(Hbeta、SBA-15、MOR和MCM-41)对L2的吸附性能,研究结果表明分子筛对L2的初始吸附作用力大小为Hbeta > SBA-15 > MOR > MCM-41,这与各分子筛的孔径尺寸有关;此外,三维孔道更有利于L2的扩散,当Hbeta分子筛尺寸为1纳米时,对L2的扩散速率即接近于3纳米的二维孔道的MCM-41,进一步采用大孔道尺寸的SBA-15,扩散速率并没有显著增加,而小孔道的MOR对L2的扩散速率较低。
      (3)影响分子筛对L2的吸附性能的主要因素
      当分子筛的孔径小于L2的分子动力学直径时,吸附质难以进入吸附剂内部发生吸附作用;MOR、ZSM-5和ZSM-35三种分子筛对L2无吸附作用;微孔孔容和微孔面积是决定分子筛吸附量的重要因素,而介孔孔容不利于L2的有效吸附。
 

语种中文
页码104
源URL[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/42299]  
专题生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室
推荐引用方式
GB/T 7714
王刚. 碳硅纳米材料上挥发性甲基硅氧烷吸附过程与性能研究[D]. 北京. 中国科学院生态环境研究中心. 2019.

入库方式: OAI收割

来源:生态环境研究中心

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