环境净化用沸石分子筛材料的研究

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该论文针对中国北方地区室内空气中二氧化硫污染,发电厂等燃煤产生的大气二氧化硫污染,生活饮用水的微量重金属离子污染及民用纯水机中细菌的去除等问题,分别制备出能有效净化污染的实用沸石分子筛材料,较好地对上述几个污染治理问题提出了可行的技术途径.中国北方地区冬季室内由于燃煤取暖与烹饪,二氧化硫浓度超标.该论文以合成X型沸石分子筛为基材,经三介铁离子交换改性制备得到空气中微量二氧化硫的吸附材料,该材料吸附速率快、吸附容量大,并能够再生.装入空气净化器或作为装饰品可较为有效地净化室内空气中的微量二氧化硫.利用分子模拟方法和材料设计软件,对此吸附过程进行了分析研究,认为二氧化硫在改性材料上发生了化学吸附,在一定的温度下,利用碱洗的方法,可以对该吸附材料进行再生,既解决了二次污染问题,又降低了成本,使该材料具有良好的应用前景.烟气脱硫是大气污染控制中重要的热点研究课题之一,该论文针对烟气中二氧化硫浓度较高(4000mg/m<3>)的特点,利用离子改性技术,首次以天然丝光沸石为基材,制备出能有效脱除上述较高浓度二氧化硫的催化材料;通过利用FT-IR,XPS等分析技术,探讨了脱除过程,提出了催化机理,并研究了材料的再生方法,从而提出了烟气脱硫的催化回收新工艺;结合材料设计软件,计算出分子间的能量关系,进一步解释了所提出的催化脱硫机理及材料再生方法的可行性.该改性制备的材料及制备方法申请了国家发明专利,并已获得授权.饮用水中微量Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)重金属离子是需要脱除的一类有害物质.该文利用X型沸石分子筛及其改性制备的材料,有效地脱除了Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ),使水质达到国家标准;利用分子模拟方法和材料设计软件,从微观上分析了沸石分子筛骨架中阳离子对吸附的影响、重金属离子可能的吸附位,针对不同的重金属离子分别提出了吸附或吸附与离子交换的机理,为进一步的研究指明方向.针对家用纯水机中活性炭滤柱中易繁殖细菌的问题,通过实验从纯水机的不同部位分离出有害菌种;利用沸石分子筛及其改性技术,制备出能有效除菌的材料;实验结果显示,细菌去除率接近100%,而且具有相当长的使用寿命.从部分实验结果分析了材料的细菌去除机理和沸石分子筛上铜离子的缓释作用.
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