增强的竹炭基吸附剂用于二甲在广泛的相对湿度范围内吸附:吸附性能,耐湿性和机制分析

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 环境化学环境化学
• 吸附科学 吸附科学

背景情况:

• 二甲 (DCM) 是一种普遍存在的工业污染物,也是工业废气的关键组成部分.
• 在潮湿条件下,在DCM等化挥发性有机化合物 (Cl-VOC) 中实现高吸附能力仍然是竹炭 (BC) 等常规吸附剂的重大挑战.

研究的目的:

• 开发一种高效的竹炭基吸附剂,用于DCM的去除,特别是在不同的湿度下.
• 研究竹木木炭的结构和化学变化,影响其吸附性质.
• 评估开发的吸附剂的再生效率和可重复使用性,用于实际应用.

主要方法:

• 使用KOH和尿素对竹木木炭进行修改,然后在800°C下进行热解,以产生BCNK2-800.
• 使用BET表面积分析和水接触角测量,对BCNK2-800进行了表征.
• 在干燥和潮湿条件下对DCM进行吸附能力测试,密度函数理论 (DFT) 计算,以及以乙醇再生的循环吸附-脱附实验.

主要成果:

• 在干燥条件下,BCNK2-800的DCM吸附能力达到610.9 mg/g,这是DCM吸附能力的记录.
• 高吸附效率保持在87.6% (535.2 mg/g),即使在80%的相对湿度下也是如此.
• 具体表面积显著增加至1590.4 m2/g,疏水性得到改善 (接触角度为137.9°),归因于减少水蒸气吸附的含N组.
• 该吸附剂表现出良好的可回收性,在使用5%的乙醇在80°C下进行5次再生循环后保持90%以上的容量.
• DFT计算证实,含N的组阻碍了水分子吸附,增强了DCM吸附.

结论:

• 改性竹炭,BCNK2-800,提供优越的吸附能力和稳定性在潮湿的条件下DCM相比未经改性BC.
• 低温乙醇再生方法具有节能性和有效性,使其成为高温再生的实用替代方案.
• BCNK2-800为处理含有挥发性有机化合物的工业废气提供了一个有希望的,具有成本效益和可持续的吸附剂.