改性硅胶和生物炭复合材料对甲基硅氧烷的吸附作用
发布时间：2021-10-22 03:08
近年来化石、石油等资源的枯竭以及人们的不合理利用引起了能源问题,寻找绿色替代能源也成了现阶段的热点。生物气作为一种新型高效的可再生绿色能源,已开发沼气发电、沼气制热等资源化利用技术。填埋场以及污水处理厂污泥厌氧消化产生的生物气除甲烷、二氧化碳等主要组分外,还含有其他痕量挥发性甲基硅氧烷（VMS）,生物气燃烧过程中VMS会转变成微晶状的SiO2,进而沉积在发动机、涡轮机等部件的表面,阻碍热量的传递,导致机器耗损速度加快,使用寿命变短。因此,硅氧烷的存在严重影响生物气能源化利用。目前,研究最多的是固体吸附剂对硅氧烷的吸附,如活性炭、硅胶、沸石等。然而,现有的活性炭、硅胶等吸附剂存在着吸附能力低、再生困难及硅氧烷分子容易在表面聚合等问题。因此,本论文的主要工作是研究用椰壳生物炭替代活性炭,以及通过硅胶改性提高其硅氧烷吸附能力的可行性,构建两类吸附剂结构特性与吸附能力之间的关系,揭示相关吸附机理,为研发生物气有效净化技术、促进生物气能源化利用提供理论与实验依据。具体研究内容如下:（1）甲基功能化硅胶对六甲基二硅氧烷（L2）的吸附作用在这项研究中,首先,利用甲醇-水为介质,...
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微晶二氧化硅沉积
122.2.2实验装置图2.1吸附剂吸附L2的实验装置2.2.3硅胶材料的制备（1）参比样品（PS）的制备用量筒量取3.0mL硅酸四乙酯（TEOS），使其溶解在装有7.0mL甲醇溶液的烧杯中，混合搅拌5min。然后用量筒量取3.0mL蒸馏水，缓慢加入到上述混合溶液中，继续搅拌10min，使其混合均匀。再用移液管量取2.0mL氨水，边搅拌边加入到上述混合溶液中，在加入的过程中逐渐出现白色沉淀，通过离心分离出纯净的沉淀物质后，于鼓风干燥箱中80oC干燥12h。（2）甲基功能化硅胶材料（MFS）的制备用量筒量取3.0mL甲基三甲氧基硅烷（MTMS），使其溶解在装有7.0mL甲醇溶液的烧杯中，再向烧杯中加入3.0mL硅酸四乙酯与7.0mL甲醇的混合溶液，搅拌5min使其混合均匀。用量筒量取7.0mL水在搅拌下缓慢加入到上述混合溶液中，搅拌3h，在碱性条件下充分水解。再用移液管量取2.0mL氨水，缓慢加入到上述溶液中，混合搅拌10min，然后在室温下，静置3h，成为透明果冻状的凝胶。于鼓风干燥箱中80oC干燥12h，研磨装袋，记作MFS2。改变甲基三甲氧基硅烷（MTMS）投加量为1.5mL和4.0mL，分别记作MFS1、MFS3。为了探究温度对MFS吸附性能的影响，将MFS2置于马弗炉中焙烧300oC、600oC。分别记作MFS2(300)、MFS2(600)。2.2.4吸附性能评价试验L2气相色谱分析条件：柱箱200oC，注样器250oC，检测器280oC吸附试验方法：选择六甲基二硅氧烷（L2）作为VMS的代表性物质，因为它是沼
15（c，d）中，观察到MFS材料的孔径随MTMS量的增加而略有增加。通过表2-3可以进一步观察到，引入MTMS可以显著改善其织构性质例如SBET，Vtot，Vmicro和Daver，其中MFS2样品呈现出SBET，Vtot和Vmicro的最高值。图2.2MFS和PS的N2吸脱附等温线（a，b）及孔径分布图（c，d）表2-3MFS和PS的织构参数样品SBETm2·g-1Vmicrocm3·g-1Vtotcm3·g-1DavernmPS24.260.0320.1512.19MFS1973.90.40.641.4MFS21261.340.521.031.63MFS31105.730.480.991.81（续表）(b)(a)(d)(c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Removal of siloxanes from biogas using acetylated silica gel as adsorbent[J]. Yu-Heng Liu,Ze-You Meng,Ji-Ye Wang,Yan-Fei Dong,Zi-Chuan Ma. Petroleum Science. 2019(04)
[2]生物炭负载Fe3O4纳米粒子的制备与表征[J]. 江美琳,金辉,邓聪,王思. 农业环境科学学报. 2018(03)
[3]生物气中吸附法去除硅氧烷的研究进展[J]. 姚培,BOARDMAN Gregory D,李恩田. 化工进展. 2016(02)
[4]甲基硅氧烷在污水处理厂中的环境行为[J]. 王艺,陈川,张子峰,任南琪. 化工学报. 2016(01)
[5]沼气中硅氧烷去除技术研究进展[J]. 许海朋,张晓东,金付强,华栋梁,张杰,李岩. 中国沼气. 2012(06)
[6]生物炭的环境效应及其应用的研究进展[J]. 李力,刘娅,陆宇超,梁中耀,张鹏,孙红文. 环境化学. 2011(08)
本文编号：3450264
【文章来源】：河北师范大学河北省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微晶二氧化硅沉积
122.2.2实验装置图2.1吸附剂吸附L2的实验装置2.2.3硅胶材料的制备（1）参比样品（PS）的制备用量筒量取3.0mL硅酸四乙酯（TEOS），使其溶解在装有7.0mL甲醇溶液的烧杯中，混合搅拌5min。然后用量筒量取3.0mL蒸馏水，缓慢加入到上述混合溶液中，继续搅拌10min，使其混合均匀。再用移液管量取2.0mL氨水，边搅拌边加入到上述混合溶液中，在加入的过程中逐渐出现白色沉淀，通过离心分离出纯净的沉淀物质后，于鼓风干燥箱中80oC干燥12h。（2）甲基功能化硅胶材料（MFS）的制备用量筒量取3.0mL甲基三甲氧基硅烷（MTMS），使其溶解在装有7.0mL甲醇溶液的烧杯中，再向烧杯中加入3.0mL硅酸四乙酯与7.0mL甲醇的混合溶液，搅拌5min使其混合均匀。用量筒量取7.0mL水在搅拌下缓慢加入到上述混合溶液中，搅拌3h，在碱性条件下充分水解。再用移液管量取2.0mL氨水，缓慢加入到上述溶液中，混合搅拌10min，然后在室温下，静置3h，成为透明果冻状的凝胶。于鼓风干燥箱中80oC干燥12h，研磨装袋，记作MFS2。改变甲基三甲氧基硅烷（MTMS）投加量为1.5mL和4.0mL，分别记作MFS1、MFS3。为了探究温度对MFS吸附性能的影响，将MFS2置于马弗炉中焙烧300oC、600oC。分别记作MFS2(300)、MFS2(600)。2.2.4吸附性能评价试验L2气相色谱分析条件：柱箱200oC，注样器250oC，检测器280oC吸附试验方法：选择六甲基二硅氧烷（L2）作为VMS的代表性物质，因为它是沼
15（c，d）中，观察到MFS材料的孔径随MTMS量的增加而略有增加。通过表2-3可以进一步观察到，引入MTMS可以显著改善其织构性质例如SBET，Vtot，Vmicro和Daver，其中MFS2样品呈现出SBET，Vtot和Vmicro的最高值。图2.2MFS和PS的N2吸脱附等温线（a，b）及孔径分布图（c，d）表2-3MFS和PS的织构参数样品SBETm2·g-1Vmicrocm3·g-1Vtotcm3·g-1DavernmPS24.260.0320.1512.19MFS1973.90.40.641.4MFS21261.340.521.031.63MFS31105.730.480.991.81（续表）(b)(a)(d)(c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Removal of siloxanes from biogas using acetylated silica gel as adsorbent[J]. Yu-Heng Liu,Ze-You Meng,Ji-Ye Wang,Yan-Fei Dong,Zi-Chuan Ma. Petroleum Science. 2019(04)
[2]生物炭负载Fe3O4纳米粒子的制备与表征[J]. 江美琳,金辉,邓聪,王思. 农业环境科学学报. 2018(03)
[3]生物气中吸附法去除硅氧烷的研究进展[J]. 姚培,BOARDMAN Gregory D,李恩田. 化工进展. 2016(02)
[4]甲基硅氧烷在污水处理厂中的环境行为[J]. 王艺,陈川,张子峰,任南琪. 化工学报. 2016(01)
[5]沼气中硅氧烷去除技术研究进展[J]. 许海朋,张晓东,金付强,华栋梁,张杰,李岩. 中国沼气. 2012(06)
[6]生物炭的环境效应及其应用的研究进展[J]. 李力,刘娅,陆宇超,梁中耀,张鹏,孙红文. 环境化学. 2011(08)
本文编号：3450264
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