改性海泡石制备及其甲醛吸附性能研究

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室内甲醛污染是一个非常严重的环境问题。传统的甲醛治理包括热催化氧化、光催化氧化等方法,这些方法成本高、耗能大且不具有实际应用意义,因此开发绿色环保高效的甲醛吸附剂具有非常重要的意义。本文以无机矿物黏土海泡石作为基体材料,通过负载3-氨丙基三乙氧基硅烷、对氨基苯甲酸对其进行改性处理,成功的制备了3-氨丙基三乙氧基硅烷改性海泡石(APS/Sep)和对氨基苯甲酸改性海泡石(PABA/Sep),显著提高了海泡石对甲醛的吸附性能。本文通过加热回流的方法成功的将3-氨丙基三乙氧基硅烷负载在海泡石表面,其中最佳的加热回流时间为24h,最佳的回流温度为110℃,最佳的3-氨丙基三乙氧基硅烷负载量为0.4g/g。在初始甲醛浓度为10mg/m3,吸附剂用量为5g,APS/Sep对甲醛的吸附在8h时基本达到平衡且甲醛的去除率可达96.36%,本文所制备的APS/Sep最大单位甲醛吸附量为413.2ug/g。通过吸附动力学和吸附热力学计算可知APS/Sep对甲醛的吸附符合准二级动力学模型和朗缪尔模型。本文通过搅拌浸渍的方法成功的将对氨基苯甲酸负载在海泡石表面,其中最佳的搅拌浸渍时间为10h,最佳的对氨基苯甲酸负载量为0.3g/g。在初始甲醛浓度为30mg/m3,吸附剂用量为5g,PABA/Sep对甲醛的吸附在6h时基本达到平衡且甲醛去除率可达98.05%。本文所制备的PABA/Sep最大单位甲醛吸附量为937.1ug/g。通过吸附动力学和吸附热力学计算可知PABA/Sep对甲醛的吸附符合准二级动力学模型和朗缪尔模型。甲醛在APS/Sep和PABA/Sep表面的吸附受化学活性位点的控制,属于活性位点均匀的单分子层吸附且都为自发进行的吸热过程。通过SEM、TEM、BET、XRD、FTIR等表征可知,由于3-氨丙基三乙氧基硅烷和对氨基苯甲酸的负载,海泡石的比表面积都有一定程度的减小。通过傅里叶红外光谱(FTIR)分析可以看到,在APS/Sep的FTIR谱图中,位于3340cm-1和1638cm-1处的-OH振动峰消失,这说明3-氨丙基三乙氧基硅烷的引入破坏了海泡石中原有的-OH键,同时在2850cm-1和3700cm-1处形成了新的振动峰,这说明本文的3-氨丙基三乙氧基硅烷改性海泡石制备成功。在负载了对氨基苯甲酸之后,位于1030cm-1和3440cm-1处的振动峰强度减小,这说明对氨基苯甲酸在一定程度上改变了海泡石的结构,同时在1200cm-1,1310cm-1,1440cm-1和1570cm-1处出现了新的振动峰,这说明对氨基苯甲酸成功的负载在了海泡石表面。
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