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吸附法具有操作简便、高效、适应性广、无二次污染等特点,是目前解决分离净化问题的有效方法。而开发具有高的吸附能力和再生性能的吸附剂是该方法的关键。介孔氮掺杂碳材料具备大比表面积、介孔结构以及表面活性官能团,被认为是一种理想的吸附剂,但其制备过程通常存在孔结构调控复杂、需要使用模板剂等限制。为解决上述问题,本文通过简单、高效的过渡金属离子催化有机小分子碳化方法,制备了一系列介孔氮掺杂碳材料,并实现了水溶液中的染料和过氧化氢溶液中杂质的高效吸附净化。
首先,以均苯四甲酸和三聚氰胺交联产物为碳前体,通过改变制备过程中铁盐的加入比例以及焙烧温度,合成了一系列具有介孔结构的氮掺杂碳材料。铁盐对碳材料介孔结构的形成具有积极的作用,可以有效提升材料的比表面积和孔体积。同时,焙烧温度的升高有利于以上金属辅助碳化过程。有机染料分子吸附实验表明,制备的介孔碳材料的吸附染料过程符合拟二级动力学方程。在800℃焙烧温度及10%铁添加量条件下制备的介孔碳(MNC-10)对染料具有最好的吸附活性,如MNC-10对刚果红和酸性品红的吸附容量分别为1550mg/g和1456mg/g,明显高于市售活性炭和介孔碳材料。吸附后的材料通过磁分离和醇洗可以实现分离回收再利用,且在5个吸附-循环实验后仍能保持较高的吸附活性。
随后探究了脱金属处理MNC-10对过氧化氢中杂质的吸附净化性能。通过调整吸附剂的用量能够有效地协调过氧化氢吸附净化效果与过氧化氢分解量之间的关系。其中,当MNC-10的用量为0.2g/L时,过氧化氢中TOC的平衡吸附浓度为10.53mg/L,吸附容量高达2128.5mg/g,过氧化氢的分解量为4.92%,吸附净化性能优越。此外,MNC-10对过氧化氢溶液中的部分金属离子以及酸根离子也有较好的吸附净化作用。
首先,以均苯四甲酸和三聚氰胺交联产物为碳前体,通过改变制备过程中铁盐的加入比例以及焙烧温度,合成了一系列具有介孔结构的氮掺杂碳材料。铁盐对碳材料介孔结构的形成具有积极的作用,可以有效提升材料的比表面积和孔体积。同时,焙烧温度的升高有利于以上金属辅助碳化过程。有机染料分子吸附实验表明,制备的介孔碳材料的吸附染料过程符合拟二级动力学方程。在800℃焙烧温度及10%铁添加量条件下制备的介孔碳(MNC-10)对染料具有最好的吸附活性,如MNC-10对刚果红和酸性品红的吸附容量分别为1550mg/g和1456mg/g,明显高于市售活性炭和介孔碳材料。吸附后的材料通过磁分离和醇洗可以实现分离回收再利用,且在5个吸附-循环实验后仍能保持较高的吸附活性。
随后探究了脱金属处理MNC-10对过氧化氢中杂质的吸附净化性能。通过调整吸附剂的用量能够有效地协调过氧化氢吸附净化效果与过氧化氢分解量之间的关系。其中,当MNC-10的用量为0.2g/L时,过氧化氢中TOC的平衡吸附浓度为10.53mg/L,吸附容量高达2128.5mg/g,过氧化氢的分解量为4.92%,吸附净化性能优越。此外,MNC-10对过氧化氢溶液中的部分金属离子以及酸根离子也有较好的吸附净化作用。