沸石-活性炭复合材料的吸附性能研究.pdf

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1、沸石一活性炭复合材料的吸附性能研究高巍(山西轻工职业技术学院，山西太原030013)摘要：沸石与活性炭是两种重要的工业吸附剂，研究发现将沸石与活性炭两种物质制作成为沸石活性炭符合材料可有效提高其吸附性，适用于大多数工业流体吸附需求。本文就沸石一活性炭符合材料的吸附性能进行研究，为工业生产提供参考。关键词：沸石；活性炭；复合材料；吸附性沸石和活性炭复合材料吸附性较强，具有较强实用性，但这两种材料性能有限，必须研制出新的复合材料，提高材料吸附性及普遍适用性，满足大多数工业生产需求，为工业生产奠定坚实基础。1沸石结构及吸

2、附性能微观角度而言，分子结构呈现四面体形状，该分子通过共享顶点形成连接骨架状。从分子结构来看，其骨架中T原子一般为一般为Si、Al、或P原子，除这三种原子外还有其他一些较为特殊的原子，这种四面体结构又被称为初级结构。沸石分子水分子及二氧化碳分子有较好吸附作用，对其他分子而言，在吸附性表现上根据分子的形状、不饱和度、直径等性能有所不同。沸石分子吸附性主要有以下几点：(1)沸石分子具有较大表面积及孔道体积，分子结构呈现蜂窝状，孔道体积占据总晶体体积的一半以上，晶孔直径一般在0．6-1．5nm之间。(2)沸石分子孔径较为

3、单一，分布均匀，而被吸附物质只有体积小于孔径的状况下才能被吸附，大多数物质被阻挡于孔道外，此时沸石分子表现为选择性吸附。(3)分子筛选表面结构以及骨架上分布一些带有负电荷离子可与被吸附物质发生一些特殊作用。2活性炭基本结构及吸附性能从宏观上看活性炭是一种呈现黑色粉末状或颗粒状，其化学式为c。活性炭主要成分为C、0、H等几种元素。活性炭结构碳晶呈现不规则形状排列，活化后其结构出现碳组织缺陷，导致堆积密度低。活性炭具有良好的稳定性，且易再生。此外活性炭具备良好的物理稳定性，可保持长时间性能不变，因此被广泛应用干各个领域

4、。活性炭结构较为稳定，主要有两种类型，一种是无序结构，由不规则六边形互相扭曲组成；第二种结构与石墨较为类似，其主要结构为莉娇行单元环平行排列，与石墨有所差异的是该结构是二维有序状。活性炭主要成分为碳，是典型的非极性物质。一般非极性物质都具有良好吸附性能，但对于极性较大的分子呈现相斥性，例如水分子极性较大，因此活性炭呈现憎水性。活性炭吸附原理主要有以下凡种：(1)物理吸附。造成物理吸附的主要原因是分子间的范德华力，该种吸附方式易实现脱附，一般将其用于变压吸附中。(2)化学吸附。化学吸附主要作用了是化学键力，因此一旦吸

5、附后便难以实现脱附。影响活性炭吸附性因素有多种，例如温度、比表面、孔径、吸附表面结构等。3沸石一活性炭复合材料吸附性能研究当前工业生产中使用较多的吸附剂主要有活性炭、沸石、活性AI：0，等。但在一些处理工艺较为复杂的工序中使用单一吸附剂难以实现净化效果，例如在工厂废水处理中需要去除其中重金属离子以及需要经过几个步骤，首先需要使用活性炭去除其中的有机物，之后再利用沸石分子分列其中的重金属离子。而通过复合材料可将废水中这些物质一次性去除，降低工艺复杂性。随着科学技术不断发展，国家对环境保护日益重视，强调节能减排，绿色经

6、济，因此需加强沸石一活性炭复合材料的吸附性能研究。3．1研究实验为研究沸石一活性炭复合材料吸附性能，本文通过实验对该符合材料进行研究。3．1．1实验仪器及数据实验材料主要包括煤矸石、K2CO，、NaOH、苯酚、CaClz、cr2(s也)，、蒸馏水、C02等，实验仪器主要有电炉、程序温控仪、反应釜、X射线粉末衍射仪、物理吸附仪、静态重量吸附仪、磁力搅拌器、光度计等。3．1．2实验方法煤矸石主要成分是C、hi：O，、SiO：等，其该晶相成分为高岭石以及石英石。从煤矸石中提炼出特定物质制作沸石。将煤矸石进行粉碎处理至20

7、0目以上，之后向其中加入K2CO，作为活化剂，加入一定比例水分将其制作成为柱状型体后将其置于电炉中中产生作用，在N：环境中使用环境温度800-850℃进行焙烧，使得材料中含有的碳成分活化成为活性炭。该步骤反映完成后再将其置于一定浓度NaOH溶液中，使得硅酸盐晶化成为沸石。此时便可制作出4A型及X型沸石一活性炭复合材料，再将其与溶液CaCh溶液中Ca2+交换Na+可制作出5A型沸石一活性炭复合材料。(下转第75页)2016年lo月化，彳锷l73需要对硫化物硫、硫酸盐硫、总流量进行测定，对于总流量的测定，需要利用分解方

8、法，氧化锌、碳酸钠半熔，其特点在于可以将大部分的硅酸除去，缺点在于这种方法不能将硫酸钡完全分解，在高锰酸钾、选酸价等氧化剂存在的情况下，利用碳酸钠熔融。2-3．2分离试样总流量测定常用硫酸钡重量法测定，在测定过程中，氯化钡会沉淀在硫酸根，这种情况下可能会产生两种误差，其一结果会由于硫酸钡的沉淀溶解偏低，其二结果会由于其他元素一同沉淀而偏高。存在碱金属时结果经