环境吸附材料.pptVIP

应用：在环境工程中有广泛的应用，水处理是其主要应用领域。 在水质软化方面 离子交换树脂对水中钙、镁等硬水离子有很好的去除效果。 在废水处理方面 非离子型吸附树脂对工业废水中的有毒有机物质有良好的去除能力，且吸附的有机物质可以回收利用； 离子型交换树脂对水中的重金属有很强吸附性和选择性，已得到广泛应用。 和常用的活性炭相比，树脂具有孔径可控、机械强度大、官能团多样、使用寿命长等优点，但存在成本高的问题，因此树脂多用在可回收有用物质的污水处理，可长期再生利用。 3.1.3 活性铝 制备方法：活性铝的结构对活性影响很大，因此制备的方法也不同，但都必须制备出氧化铝水合物（氢氧化铝），再经过高温脱水生成活性铝。一般以铝盐、金属铝等为原料制备活性铝。例如，工业上常以偏铝酸钠放入酸性溶液中分解生成相关产物。 性能表征： 比表面积一般在100~380m2/g 孔径范围较窄，主孔的孔半径为5~8.5nm，孔容一般为0.2~0.5。 其表面带有较多的-OH，是一种极性吸附剂，对极性气体具有良好的吸附性能。 应用： 在废气处理方面 活性铝表面极性较强，有很强的吸水性，工业上多用来干燥气体。 由于孔隙结构发达，适合做催化剂的载体处理汽车尾气。 浸渍过的氧化铝圆球对NOx吸收率达70%，对SO2可达90%。 在水处理方面 在水中表面羟基活性高，对重金属和部分有机物有较好的吸附效果，且可以进行再生，价格低廉，在重金属废水的处理、饮用水去氟、水体除磷等方面广泛应用。 3.1.4 硅胶 制备：通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程而制得。 表征：根据孔径可分为大孔硅胶（平均孔径大于12nm），粗孔硅胶（平均孔径为8~12nm），B型硅胶（平均孔径为4.5~7nm），细孔硅胶（平均孔径为2~3nm）。 应用：硅胶多为白色，有块状和球形等形状，常用作干燥剂、催化剂载体、气体和液体净化剂等。 之前提到的介孔硅在经过改性后，对汞的吸附分配系数高达340000，在去除水中的重金属方面有很好的应用潜力。 3.1.5 沸石 制备：以含硅和含铝盐为原料，经过水热合成孔径大小与分子大小相当的材料，也成为分子筛。 表征：比表面积一般为500~800m2/g；其孔结构以微孔为主，孔径较小，一般主孔径最大不超过2.5nm，且分布均一。 性能：极易吸附水分子等极性分子，由于自身孔径大小不同，对不同极性分子具有选择性。 应用：在废气处理方面，可以吸附废气中的SO2和NOx，但吸附量较低，通过改性可以增加吸附量。 在水处理方面，可以吸附去除废水中的氨氮，有价格低的优势。 3.1.6 膨润土 制备：一般使用天然膨润土，我国产量较高。 表征：比表面积一般300~900m2/g，孔径范围较广，有很高的吸水性，性质与树脂有许多相似之处，其溶胀倍数高达几十倍。 应用：可用来去除水中重金属离子，对有机污染物有较强的吸附能力。 3.2.1 纤维材料 目前作为吸附剂的纤维材料包括玻璃纤维、棉纤维和化学纤维。 这些纤维直径小，细长，比块状无孔材料比表面积大，但远低于多孔材料。 由于吸附发生在表面，吸附速率快，大分子的污染物也能被吸附。 3.2 无孔吸附材料 3.2.2 生物材料 常见的有藻类、菌丝体、壳聚糖、活性污泥、农业副产品等。吸附多发生于表面。 多数藻类具有吸附量大、选择性好的特点。由于成本低廉、来源丰富，在去除水中低浓度重金属方面有很好前景。 菌丝体和活性污泥也可用来吸附重金属。 壳聚糖属于凝胶材料，污染物不容易扩散到颗粒内部，通常做成多孔材料或涂覆在其他材料表面提高吸附效果。 3.2.3 矿物材料 自然形成的一些无孔矿物（如高岭土、磁铁矿等）也被用来吸附重金属等污染物。 在实际运用中需负载到廓空材料上或颗粒化成多孔的吸附材料使用。 纳米吸附材料具有较大的比表面积和表面吸附活性，之前针对纳米材料，环境领域主要研究其环境存在、迁移和归趋以及生物毒性，而作为污染控制材料的研究相对较少，但有很大的发展潜力。 3.3 纳米吸附材料 3.3.1 碳纳米管 制备：电弧放电法、催化裂解法、激光烧灼法、低温固态热解法、热解聚合物法、离子辐射法、火焰法、电解法等。 改性：包括管端改性和侧壁改性。最终增加了比表面积，增强了吸附能力。 性能表征：重量轻、稳定性强，具有良好的力学性能。 单壁纳米管理论比表面积可高达3000m2/g，但由于两端闭合、自身团聚，导致许多碳纳米管表面不能被有效利用。 应用：通过离子交换、络合等作用吸附水中的重金属离子。除此之外，还可以吸附有机污染物。 总体来说，碳纳米管的比表面积大，再生性能好，寿命长，有很大潜力。但由于目前价格较高，且本身也是污染物，导致其在短期之内难以取代活性炭等传统吸附材料。 3.3.2 石墨烯 制备：