氨基介孔二氧化硅吸附功能的研究及吸附過(guò)程模擬.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展,人類生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的大量CO2氣體和含重金屬離子的廢水對(duì)環(huán)境和人類的健康造成了嚴(yán)重的危害。CO2作為一種溫室效應(yīng)的氣體,其導(dǎo)致全球氣候變暖已經(jīng)成為了一個(gè)全球性的環(huán)境問(wèn)題。同樣,重金屬離子由于不能被微生物降解、毒性長(zhǎng)期持續(xù)和不可逆轉(zhuǎn)等,因而如何消除重金屬離子危害也成為當(dāng)今世界環(huán)境保護(hù)工作的重要問(wèn)題。吸附法在CO2吸附回收和重金屬離子吸附脫除方面有較大的優(yōu)勢(shì),因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文選用陰離子表面活性

2、劑法合成一系列的帶氨基介孔二氧化硅吸附劑用于CO2吸附回收和重金屬離子的吸附脫除。其中采用異丁酸、月桂酸、十六酸、碳十二谷氨酸、碳十八谷氨酸為模板劑,帶氨基的有機(jī)硅烷γ-氨丙基三乙氧基硅烷為助結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑,硅酸乙酯為硅源合成介孔二氧化硅。采用紅外上負(fù)載的官能團(tuán)進(jìn)行表征、利用X射線衍射和高效透射電鏡對(duì)樣品孔道結(jié)構(gòu)和晶型進(jìn)行分析、低溫氮?dú)馕矫摳綔y(cè)量其比表面積、孔容和孔徑分布、熱重分析樣品上負(fù)載氨基的量。采用靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法分別測(cè)量其對(duì)N2和C

3、O2的吸附量,考察表面活性劑的種類、有機(jī)硅烷γ-氨丙基三乙氧基硅烷含量對(duì)介孔二氧化硅吸附劑結(jié)構(gòu)、CO2吸附量和CO2/N2吸附分離系數(shù)的影響,分別采用升溫和抽真空的方法對(duì)吸附 CO2飽和的樣品進(jìn)行解吸,評(píng)價(jià)吸附劑的再生性能。同時(shí)采用樣品C12GluA-APS-0.3吸附脫除水中微量銅離子,測(cè)量吸附劑在不同濃度的溶液中對(duì)銅離子的吸附速率和吸附量。利用Freundlich和Langmuir吸附等溫方程分析銅離子在樣品C12GluA-APS-

4、0.3上的吸附形式,采用吸附準(zhǔn)一級(jí)方程和二級(jí)方程分析此吸附過(guò)程動(dòng)力學(xué)。
　　在大量探索性實(shí)驗(yàn)和條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上,選擇測(cè)量CO2吸附效果最好的樣品C12AA-APS-0.2在323.15 K下對(duì)CO2和N2的吸附等溫線,對(duì)吸附等溫線方程進(jìn)行擬合,得到吸附等溫線參數(shù)。在323.15 K,0 M Pa下對(duì)CO2/N2混合氣進(jìn)行變壓吸附分離。由于數(shù)據(jù)庫(kù)不完全、變壓吸附過(guò)程本身復(fù)雜等原因使得變壓吸附模擬計(jì)算很少報(bào)道,本文中我們利用Aspen

5、 adsim軟件對(duì)上述吸附過(guò)程進(jìn)行模擬,選擇合適的模擬模型,發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果能夠很好的描述整個(gè)吸附過(guò)程。為了進(jìn)一步的應(yīng)用模擬模型,并進(jìn)一步建立液相吸附模型,我們用超臨界吸附分離的方法分離中藥川芎中的有效成分,并對(duì)此吸附過(guò)程進(jìn)行模擬。在8.8 MPa、323.15 K,川芎中的成分被超臨界 CO2溶解然后再在硅膠吸附劑上進(jìn)行分離。為了更好的分析和模擬整個(gè)吸附分離過(guò)程,將川芎組分假設(shè)成二元組分,其中輕組分在吸附的過(guò)程中獲得。利用添加夾帶劑的方法