欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

第18届全国胶体与界面化学学术会议 胶化会 张友法老师的学生(季延正) 东...

2023-11-07 13:00 作者:林千青  | 我要投稿

活性炭单层硅烷化用于多相污染物去除→季延正(张友法)

活性炭孔隙中存在-OH,由于氢键作用对H2O具有高亲和力,H2O分子会与水中目标物发生竞争吸附,导致性能显著降低。

难点问题:维持吸附容量的同时,如何提高活性碳的疏水性能

旧解决方案:

1.表面沉积疏水涂层(聚二甲基硅氧烷气相热沉积)→极易堵塞孔道

2.表面疏水颗粒涂覆(超疏水纳米颗粒物理涂覆)→疏水壳层易剥落

3.去除表面亲水基团(采用高温热处理或微波处理)→空气中极易被氧化,输水效果有限

目前方法:

颗粒活性炭→放入三氯丙基硅烷的正己烷溶液中超声一段时间→疏水化

注意:制备过程要严格控制水的存在,不然容易形成PDMS链使孔道阻塞

优点:利用活性炭表面-OH,与氯硅烷的取代反应,接枝单层疏水硅烷链。(消耗亲水性-OH同时共价键合疏水硅烷链)

接触角结果显示:接枝硅烷链,显著提高了活性炭疏水性

BET测试表明较短的硅烷链并未对比表面积造成影响,吸附容量得以保留。

Si和Cl元素证明接枝成功,红外与XPS也给出了一致的结论。

吸湿增重,水蒸气吸附和穿透曲线定量表征了改性前后对水汽的抵御性能。

水下浸泡试验展示了宏观疏水性。

借助X-CT研究水的浸润过程

多相有机物去除(甲苯吸附)

一方面,接枝硅烷链后疏水性提升,降低了水的亲和力,提升了对于甲苯吸附容量;另一方面,0.56nm处孔隙分布增加,对应于甲苯分子动力学半径,进一步增加了吸附量。

液相有机物去除(乳液吸附)

通过动态粒径分析(DLS)与体式显微镜观察,活性炭由于接枝亲油性硅烷链,能快速捕获并吸附水中乳化油。

利用化学需氧量(COD)值,间接定量表征了乳液去除率(6分钟可由3000降到0)

多相有机物去除(绿藻及藻毒素吸附)

疏水活性炭可高效去除:有害藻类(小球藻)及藻毒素(AOM)

吸附机理:静电相互作用+范德华作用

第18届全国胶体与界面化学学术会议 胶化会 张友法老师的学生(季延正) 东...的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律