微介孔碳材料的制备、表征及其对甲苯气体动态吸附研究
发布时间：2021-04-18 16:38
挥发性有机化合物（VOCs）对生态环境和人类健康的严重危害已引起全世界关注。化石燃料燃烧,石化,油漆,涂料,农药,塑料等工业过程造成了很大一部分人为挥发性有机化合物的排放。由于吸附具有成本效益,简单和低能耗的特点,其被认为是有效的VOC减排策略之一。吸附剂是吸附技术的核心。针对传统微孔碳材料吸附阻力大、容易堵塞等问题,本文以研发高性能吸附剂为目的,围绕介孔碳（OMC）材料的制备、分级微介孔构建、以及选取VOC典型污染物甲苯为目标污染物进行动态吸附性能研究。具体研究内容如下:首先通过软模板法制备介孔碳（OMC）材料,采用SEM、TEM、小角XRD、氮气吸脱附仪、元素分析等进行结构表征,通过表征可知所制备OMC具有介观有序、排列均匀的介孔结构。孔径分布集中在3.5-5nm范围内,BET 比表面积为1343m2 g-1,总孔体积为1.237cm3 g-1。采用化学活化手段丰富OMC的孔道结构,从活化剂筛选、活化温度、碱碳比三方面结合动态吸附实验与表征手段对其进行活化工艺条件优化。得出活化后的样品具有分级微介孔结构,KOH活化OMC的产品在活化温度为800℃,KOH/OMC质量比为3:1时具有...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013年全国霾日数分布图
第4页上海应用技术大学硕士学位论文第2章文献综述2.1VOCs概述2.1.1VOCs来源及危害挥发性有机化合物（VolatileOrganicCompounds,VOCs），其种类有300多种，是一类以其低沸点为特征的有机物质的简称[9,10]。VOCs的各种定义由主要的国际组织制定。美国环境保护署（USEPA）提出，它可以定义为任何碳化合物，但不包括一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金属碳化物或碳酸盐以及碳酸铵，它们参与大气光化学反应。世界卫生组织（WHO）将VOCs视为有机化合物，其饱和蒸气压超过133.322Pa，在大气压下的沸点范围为50~260℃。由于我国对VOCs认知起步较晚，早时并无概念，随着对VOCs控制重要性的认识不断加深，2015年，中国《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572-2015）、《石油化工工业污染物排放标准》（GB31571-2015）、《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）定义挥发性有机物VOCs为参与大气光化学反应的有机化合物，至此，国内VOCs的定义在宏观上被确切定义。虽然不同的国家或组织对其在界定范围略有差异，但一般而言，在常温常压下能够参与光化学反映、低沸点、高饱和蒸气压、挥发性强等特征的有机物可以总体认为是VOCs。主要包括各种烃类、脂类、醛类、酮类和其他化合物，如甲苯、二甲苯、甲醛、丙酮和二氯甲烷等[11]。图2.1为常见的VOCs两种分类。图2.1挥发性有机化合物（VOCs）分类Fig.2.1ClassificationofVolatileOrganicCompounds(VOCs)表2.1重点行业排放VOCs占人为源的比重（2009年估算结果）Table2.1ProportionofVOCsemissionsinthekeyindustriesasasourceofhumanresources(estimatedresultsin2009)
重数据，可以看出工业源占人为源总体的55.5%。工业VOCs的总排放量从2011年的15.3Tg·碳/年增加到2013年的29.4Tg·碳/年，随着工业的发展，VOCs的排放量急剧增加，年均增长38.3％。据预测，到2020年，2030年和2050年，工业VOCs的排放量将分别达到33.4、61.2和135.5Tg·碳/年[19]。VOC的主要工业来源是炼油厂，化学工业，燃料燃烧，制药厂，汽车工业，纺织品制造商，溶剂加工，清洁产品，印刷机，绝缘材料，办公用品，打印机等[20-22]。排放的VOCs有卤代烃，醛，芳族化合物，多环芳烃，醇，烷烃，酮，烯烃和醚[23-25]。图2.2VOCs排放源示意图Fig.2.2SchematicdiagramofVOCsemissionsVOCs长期存在于大气环境中不仅会对我们的生态环境造成破坏，而且还会对人类的身体健康造成严重威胁，因为其中大多数具有剧毒，致癌性和危险性[26,27]。对生态环境而言，VOCs是导致平流层臭氧消耗和区域臭氧形成的主要因素。蒸发的烷烃，芳族化合物和烯烃在合适的气候条件下会发生光化学反应[28,29]。具有最大臭氧形成潜能的物种，包括间/对二甲苯，甲苯，丙烯，邻二甲苯和乙苯，占VOCs排放总量的30%，占臭氧总生产潜力的69%[30]。VOCs还被认为是PM2.5的前驱体，酸雨、城市雾霾天气与其有直接关系[31]。至于人类健康，大多数挥发性有机化合物是导致病态建筑综合症的重要因素[32]。在封闭的空间中如果长期接触，VOCs会刺激眼睛，鼻子和喉咙，更严重地会引起头晕，头痛，记忆力和视觉障碍，甚至死亡[33]。大多数挥发性有机化合物，特别是芳族化合物和多环芳烃，即使在低浓度（大约0.2mgm-3）下，也会对人体健康产生恶臭，有毒和致癌作用，导致呼吸道吸入和皮肤粘膜以及神经和血液系统受损。此外，某些VOCs（例如乙烯和丙烯）已广泛用于石化行业。?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Behaviors and kinetics of toluene adsorption-desorption on activated carbons with varying pore structure[J]. Xi Yang,Honghong Yi,Xiaolong Tang,Shunzheng Zhao,Zhongyu Yang,Yueqiang Ma,Tiecheng Feng,Xiaoxu Cui. Journal of Environmental Sciences. 2018(05)
[2]“十三五”挥发性有机物污染防治的思路与途径[J]. 宁淼,孙亚梅. 世界环境. 2016(06)
[3]Reversely Swellable Porphyrin-linked Microporous Polyimide Networks with Super-adsorption for Volatile Organic Compounds[J]. Qi Wu,Wei Huang,Hai-jiang Wang,Li-li Pan,Chao-liang Zhang,刘习奎. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(08)
[4]吸收法处理VOCs工业废气的研究进展[J]. 赵扬,何璐红,刘斌杰. 山东化工. 2014(05)
[5]Characterization and assessment of volatile organic compounds （VOCs） emissions from typical industries[J]. WANG HaiLin,NIE Lie,LI Jing,WANG YuFei,WANG Gang,WANG JunHui,HAO ZhengPing. Chinese Science Bulletin. 2013(07)
博士论文
[1]活性炭吸附VOCs及其构效关系研究[D]. 宋剑飞.中南大学 2014
本文编号：3145809
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
013年全国霾日数分布图
第4页上海应用技术大学硕士学位论文第2章文献综述2.1VOCs概述2.1.1VOCs来源及危害挥发性有机化合物（VolatileOrganicCompounds,VOCs），其种类有300多种，是一类以其低沸点为特征的有机物质的简称[9,10]。VOCs的各种定义由主要的国际组织制定。美国环境保护署（USEPA）提出，它可以定义为任何碳化合物，但不包括一氧化碳，二氧化碳，碳酸，金属碳化物或碳酸盐以及碳酸铵，它们参与大气光化学反应。世界卫生组织（WHO）将VOCs视为有机化合物，其饱和蒸气压超过133.322Pa，在大气压下的沸点范围为50~260℃。由于我国对VOCs认知起步较晚，早时并无概念，随着对VOCs控制重要性的认识不断加深，2015年，中国《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572-2015）、《石油化工工业污染物排放标准》（GB31571-2015）、《石油炼制工业污染物排放标准》（GB31570-2015）定义挥发性有机物VOCs为参与大气光化学反应的有机化合物，至此，国内VOCs的定义在宏观上被确切定义。虽然不同的国家或组织对其在界定范围略有差异，但一般而言，在常温常压下能够参与光化学反映、低沸点、高饱和蒸气压、挥发性强等特征的有机物可以总体认为是VOCs。主要包括各种烃类、脂类、醛类、酮类和其他化合物，如甲苯、二甲苯、甲醛、丙酮和二氯甲烷等[11]。图2.1为常见的VOCs两种分类。图2.1挥发性有机化合物（VOCs）分类Fig.2.1ClassificationofVolatileOrganicCompounds(VOCs)表2.1重点行业排放VOCs占人为源的比重（2009年估算结果）Table2.1ProportionofVOCsemissionsinthekeyindustriesasasourceofhumanresources(estimatedresultsin2009)
重数据，可以看出工业源占人为源总体的55.5%。工业VOCs的总排放量从2011年的15.3Tg·碳/年增加到2013年的29.4Tg·碳/年，随着工业的发展，VOCs的排放量急剧增加，年均增长38.3％。据预测，到2020年，2030年和2050年，工业VOCs的排放量将分别达到33.4、61.2和135.5Tg·碳/年[19]。VOC的主要工业来源是炼油厂，化学工业，燃料燃烧，制药厂，汽车工业，纺织品制造商，溶剂加工，清洁产品，印刷机，绝缘材料，办公用品，打印机等[20-22]。排放的VOCs有卤代烃，醛，芳族化合物，多环芳烃，醇，烷烃，酮，烯烃和醚[23-25]。图2.2VOCs排放源示意图Fig.2.2SchematicdiagramofVOCsemissionsVOCs长期存在于大气环境中不仅会对我们的生态环境造成破坏，而且还会对人类的身体健康造成严重威胁，因为其中大多数具有剧毒，致癌性和危险性[26,27]。对生态环境而言，VOCs是导致平流层臭氧消耗和区域臭氧形成的主要因素。蒸发的烷烃，芳族化合物和烯烃在合适的气候条件下会发生光化学反应[28,29]。具有最大臭氧形成潜能的物种，包括间/对二甲苯，甲苯，丙烯，邻二甲苯和乙苯，占VOCs排放总量的30%，占臭氧总生产潜力的69%[30]。VOCs还被认为是PM2.5的前驱体，酸雨、城市雾霾天气与其有直接关系[31]。至于人类健康，大多数挥发性有机化合物是导致病态建筑综合症的重要因素[32]。在封闭的空间中如果长期接触，VOCs会刺激眼睛，鼻子和喉咙，更严重地会引起头晕，头痛，记忆力和视觉障碍，甚至死亡[33]。大多数挥发性有机化合物，特别是芳族化合物和多环芳烃，即使在低浓度（大约0.2mgm-3）下，也会对人体健康产生恶臭，有毒和致癌作用，导致呼吸道吸入和皮肤粘膜以及神经和血液系统受损。此外，某些VOCs（例如乙烯和丙烯）已广泛用于石化行业。?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Behaviors and kinetics of toluene adsorption-desorption on activated carbons with varying pore structure[J]. Xi Yang,Honghong Yi,Xiaolong Tang,Shunzheng Zhao,Zhongyu Yang,Yueqiang Ma,Tiecheng Feng,Xiaoxu Cui. Journal of Environmental Sciences. 2018(05)
[2]“十三五”挥发性有机物污染防治的思路与途径[J]. 宁淼,孙亚梅. 世界环境. 2016(06)
[3]Reversely Swellable Porphyrin-linked Microporous Polyimide Networks with Super-adsorption for Volatile Organic Compounds[J]. Qi Wu,Wei Huang,Hai-jiang Wang,Li-li Pan,Chao-liang Zhang,刘习奎. Chinese Journal of Polymer Science. 2015(08)
[4]吸收法处理VOCs工业废气的研究进展[J]. 赵扬,何璐红,刘斌杰. 山东化工. 2014(05)
[5]Characterization and assessment of volatile organic compounds （VOCs） emissions from typical industries[J]. WANG HaiLin,NIE Lie,LI Jing,WANG YuFei,WANG Gang,WANG JunHui,HAO ZhengPing. Chinese Science Bulletin. 2013(07)
博士论文
[1]活性炭吸附VOCs及其构效关系研究[D]. 宋剑飞.中南大学 2014
本文编号：3145809
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