用于恶臭甲胺气体吸附的改性活性炭的研究

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甲胺是具有代表性的含氮类恶臭气体,常产生于污水处理等过程中,作为工业中常见的原料与中间体,广泛存在于工业废水废气中。其嗅阈值仅为0.021 mg/m3,20-100 mg/m3时具有强烈恶臭。甲胺稳定难以生化降解,会影响人体多项组织器官。同时由于我国居民居住密集,工业区与市政设施经常距离居民区较近,因此甲胺是急需治理的广泛影响环境与人体健康的大气污染物之一。目前其治理方法鲜有报道,且主要集中于液相处理与化学氧化方面。活性炭是一种应用广泛的优良吸附剂,一般的普通商业活性炭只对非极性化合物有较好的吸附作用,但对甲胺等极性物质吸附性能较差。因此本文尝试通过不同的改性方式对活性炭进行了改性,探索了改性活性炭对甲胺的吸附特性。首先,通过硝酸氧化改性制备了一种大吸附容量的改性活性炭,最优改性条件下,即85 °℃下在70%硝酸中搅拌6 h,其穿透容量可以达到517.30 mg/g,比原始活性炭提高了45.70倍。通过BET与FTIR表征,可以发现硝酸改性增加了活性炭表面的含氧官能团数量,改变了活性炭表面结构。吸附动力学模型拟合结果显示,改性活性炭对甲胺的吸附是物理与化学吸附的结合,接近平衡时,MA吸收速率受颗粒内扩散的控制。之后,本文在氧化改性的基础上制备了金属氧化物改性的活性炭。选择多种金属离子进行了对比分析,选择了Fe氧化物改性的活性炭作为主要研究对象。分别考察了负载量与煅烧温度对其吸附能力的影响;通过BET、FTIR、EDX和XRD等表征手段对改性活性炭进行了物理化学表征。在最优条件下,铁氧化物改性的活性炭穿透吸附量为206.49 mg/g,比原始活性炭提升了18.24倍;同时研究发现,铁改性活性炭可以通过过氧化氢实现64%~82%的循环再生,能彻底氧化降解甲胺,不会对环境造成二次污染;同时研究了改性活性炭的吸附动力学;考察了进口处甲胺浓度、气流流速、气流湿度、床层高度以及吸附时床层的温度等实验条件对改性活性炭吸附甲胺能力的影响。最后,选用贵金属Pt对活性炭进行改性处理,主要研究了以活性炭为载体的铂基催化剂对甲胺的降解效率。实验结果表明水热法可以很好的将Pt负载于活性炭载体上。350 ℃下所制备催化剂可以完全降解甲胺,随着Pt含量的升高,Pt/C催化剂对甲胺的催化降解能力升高。
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