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多孔矿物基化学吸附剂的制备及其脱除H_2S和SO_2的研究

作　者: 陆振翔
导　师: 康飞宇
学　校: 清华大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 多孔矿物 化学吸附剂 硫化氢 二氧化硫
分类号: TQ424.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


多孔矿物材料与生态环境具有良好协调性,具有防治污染和修复环境的功能,例如,硅藻土、方解石、海泡石、沸石、麦饭石、埃洛石等。矿物材料由于来源广泛,热稳定强,结构特殊,吸附性能优良,在经过提纯、粉碎、改性、改造、复合等工艺后,常被用来处理污水和废气,在环境污染治理方面得到了较广泛的应用。本论文以多孔矿物为原料,尝试了多种制备化学吸附剂的方法,主要包括:（1）等体积浸渍高锰酸钾制备用于去除H2S、SO2气体的化学吸附剂;（2）多孔矿物改性制备PCH后等体积浸渍高锰酸钾制备用于去除H2S气体的化学吸附剂;（3）金属氧化物负载多孔矿物制备用于去除SO2气体的化学吸附剂。利用多孔矿物直接浸渍高锰酸钾,由于本身比表面积较低,堆积密度较大,使得高锰酸钾在载体表面的分散性较差,去除H2S和SO2的活性不明显;但是利用多孔矿物改性制备得到的PCH载体,具有较大的比表面积和孔容积,吸附性能优良,当表面活性剂添加量合适,且焙烧温度达到550℃后,用埃洛石改性后得到的载体比表面积能达到672 m2/g,孔容达到1.04 cm3/g。负载高锰酸钾后去除H2S的性能明显提高,穿透时间延长了一倍。由于H2S和SO2的氧化还原能力的差异,在利用多孔矿物负载高锰酸钾具有较高去除H2S的效率下,去除SO2的效率却不如ZnO负载多孔矿物。为了得到热稳定性更好的化学吸附剂,且提高对SO2气体的去除能力,本论文在多孔矿物（凹土）上均匀共沉淀ZnO,发现焙烧之后去除SO2的活性有明显的提高,这和纳米ZnO自身的催化氧化特性有关。化学吸附剂在实际使用过程中,除了考虑成本和性能外,还要考虑不引起二次污染,且容易回收。多孔矿物由于本身具有较好的可塑性,在负载高锰酸钾和氧化锌等活性物质后,在不加任何其它添加剂的情况下,就能通过挤出成型,制备得到颗粒样品,较之其它材料,如活性炭、活性氧化铝等,成型工艺简单,成型后颗粒强度适宜。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章 引言  9-20
  1.1 多孔矿物的性质  9-11
  1.2 空气净化研究现状  11-17
    1.2.1 室内空气污染控制现状  11-12
    1.2.2 大气污染控制现状  12-14
    1.2.3 多孔矿物的国内外研究现状  14-17
  1.3 问题的提出及主要研究内容  17-20
    1.3.1 问题的提出  17-18
    1.3.2 本论文结构和主要研究内容  18-20
第2章 实验材料和方法  20-25
  2.1 实验材料及设备仪器  20-21
    2.1.1 实验材料  20-21
    2.1.2 实验设备和分析仪器  21
  2.2 实验方法  21-24
    2.2.1 化学吸附剂的制备  21-23
    2.2.2 H_2S、S0_2 气体穿透实验  23-24
    2.2.3 化学吸附剂的造粒  24
  2.3 样品表征  24-25
    2.3.1 X 射线衍射分析  24
    2.3.2 热重和差热分析  24
    2.3.3 比表面积和孔结构的测定  24
    2.3.4 表面形貌观测  24-25
第3章 多孔矿物负载高锰酸钾化学吸附剂  25-33
  3.1 高锰酸钾的性质  25
  3.2 化学吸附剂的分析  25-31
    3.2.1 H_2S、S0_2 穿透实验结果  25-27
    3.2.2 N2 吸附测试  27-28
    3.2.3 形貌观察  28-30
    3.2.4 造粒实验  30-31
    3.2.5 结果与讨论  31
  3.3 本章小结  31-33
第4章 多孔矿物载体改性  33-44
  4.1 常用的PCH 改性方法  33
  4.2 多孔矿物改性  33-35
    4.2.1 实验方法  33-34
    4.2.2 XRD 物相分析  34
    4.2.3 形貌观察  34-35
  4.3 PCH 作为载体制备化学吸附剂  35-42
    4.3.1 实验方法  35
    4.3.2 H_2S 穿透实验结果  35-36
    4.3.3 N2 吸附实验  36-37
    4.3.4 FTIR 测试  37-38
    4.3.5 高锰酸钾含量测定  38-39
    4.3.6 形貌观察  39-40
    4.3.7 XPS 表征  40-42
  4.4 本章小结  42-44
第5章 多孔矿物负载金属氧化物化学吸附剂  44-54
  5.1 金属氧化物的性质  44
  5.2 多孔矿物负载CuO、Fe_20_3、ZnO 制备化学吸附剂  44-53
    5.2.1 实验方法  44-45
    5.2.2 S0_2 穿透实验  45-48
    5.2.3 物相分析  48-49
    5.2.4 热重与差热分析  49-50
    5.2.5 N2 吸附测试  50-51
    5.2.6 形貌观察  51-52
    5.2.7 造粒实验  52-53
  5.3 本章小结  53-54
第6章 结论  54-55
参考文献  55-60
致谢  60-61
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  61

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 吸附剂 > 活性炭
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