本发明专利技术公开了一种用于VOCs吸附的C/SiO2复合吸附剂的制备方法及其应用。本发明专利技术首先以正硅酸乙酯为硅源，P123为表面活性剂利用水热合成法合成介孔二氧化硅材料KIT‑6，接着以蔗糖为碳源，采用浸渍法将C高度分散到KIT‑6表面，使其表面非极性提高，提高其对VOCs的吸附能力。该吸附剂的制备方法简单且具有良好的吸附性能，制备得到的C/SiO2吸附剂具有可重复使用性，可有效降低操作成本。
Preparation and Application of C/SiO 2 Composite Adsorbent for VOCs Adsorption
The invention discloses a preparation method and application of a C/SiO 2 composite adsorbent for VOCs adsorption. The mesoporous silica material KIT_6 is synthesized by hydrothermal synthesis using tetraethyl orthosilicate as silicon source and P123 as surfactant. Then, using sucrose as carbon source, C is highly dispersed on the surface of KIT_6 by impregnation method to improve its surface nonpolarity and VOCs adsorption capacity. The preparation method of the adsorbent is simple and has good adsorption performance. The prepared C/SiO 2 adsorbent has reusability and can effectively reduce the operation cost.
【技术实现步骤摘要】
用于VOCs吸附的C/SiO2复合吸附剂的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种吸附VOCs的负载型介孔二氧化硅吸附剂，具体涉及一种用于吸附VOCs的复合C/SiO2吸附剂及其制备方法和应用。
技术介绍
挥发性有机物(VOCs)来源十分广泛，可分为自然源和人为源两大类。人为源包括工业生产、农业活动、交通排放和其它来源。我国工业源VOCs的排放量占人为源的55％左右，且工业源排放的VOCs的种类众多。VOCs对人体具有致癌、致畸和致突变的“三致”作用，并且能导致温室效应、臭氧层空洞以及光化学烟雾污染等环境问题。涂料行业是我国VOCs排放大户，涂料行业的VOCs种类众多，排放量大，排放源分散，净化处理困难。目前，VOCs处理工艺使用较为普遍的包括冷凝法、液体吸收法、生物法、催化燃烧法、膜分离法和吸附法。冷凝法需增大压力来降低温度，处理成本与难度较大。液体吸收法通常只用于单组分VOCs处理，且需对吸收液进行处理，因此，提高了操作成本。生物法需培养优质微生物，且微生物适宜的生存环境的营造难度较大。催化燃烧法在工业中应用十分广泛，但受限于催化剂失活或活性不高，处理对象具有选择性，以及催化剂价格昂贵等因素。膜分离技术投资费用高，通常只用于高浓度有机废气的预处理，且难以应用于大气量的废气处理。相比较之下，吸附处理技术具有设备简单、易于操作、投资成本低、环保等优点，特别适用于低浓度、大风量的VOCs的净化，且经过处理之后的吸附剂在一定条件下可以再生循环使用，是一种经济、符合清洁生产理念和国内经济实情的选择。因此，是目前应用最为广泛的VOCs脱除技术，全球市场占有率约为25％。根据统计，吸附技术是目前比较流行的VOCs处理技术，在欧美国家的市场占有率排第三位，而我国的市场占有率排第一位。同时，吸附处理技术对各种VOCs的吸附表现出了一定的普遍性和广泛性。在吸附处理技术研究中，环境友好以及经济高效的吸附材料已成为新的研究热点。KIT-6具有较大的介孔孔体积和均一的介孔孔径，使其具有对有机物吸附的专一性和高吸附容量。但KIT-6表面极性较强，不利于对非极性以及弱极性分子的吸附，将C分散到KIT-6表面，有利于提高其表面非极性，增强对非极性和弱极性物质的吸附作用。因此，在一定程度上能提高KIT-6的吸附能力。本专利技术以正硅酸乙酯为硅源，P123为表面活性剂利用水热合成法合成介孔二氧化硅材料KIT-6。以蔗糖为碳源，采用浸渍法将C高度分散到KIT-6表面，使其表面非极性提高，提高其对VOCs的吸附能力。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种用于VOCs吸附处理的复合C/SiO吸附剂及其制备方法，该吸附剂制备方法简单且具有良好的吸附性能。为实现上述专利技术目的，本专利技术通过浸渍法将C分散到KIT-6表面制得复合C/SiO2吸附剂，使其具有良好的吸附性能。本专利技术采用以下技术方案：一种用于VOCs吸附的C/SiO2复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)KIT-6的制备以正硅酸乙酯为硅源，P123为表面活性剂利用水热合成法合成介孔二氧化硅材料KIT-6。(2)复合C/SiO2吸附剂的制备以蔗糖为碳源，通过浸渍法制备不同碳含量的复合C/SiO2材料。称取蔗糖并溶入5mL蒸馏水中，充分搅拌后加入步骤(1)制得的样品KIT-6，所述蔗糖与KIT-6的质量比为1～8：5，于室温下80kHz超声10min后搅拌蒸干溶剂，将所得干料于120℃烘箱中隔夜烘干，再将其置于氮气氛围下的玻璃石英管中250～500℃碳化2h，升温速率为10℃/min，得到复合C/SiO2吸附剂。本专利技术步骤(1)所述KIT-6的制备方法，具体步骤如下：称取16.0gP123于聚四氟乙烯反应釜中，加入580.0mL蒸馏水和27.6mL浓盐酸，于35℃水浴下搅拌4h使其成为均一溶液，加入19.8mL正丁醇搅拌1h后再加入36.8mL正硅酸乙酯，35℃下继续搅拌24h，然后将反应釜置于100℃烘箱中水热晶化24h，取出冷却至室温，多次过滤并洗涤至中性，于100℃烘箱中隔夜干燥，再将得到的白色粉末置于550℃的马弗炉中焙烧6h，即得产品KIT-6。本专利技术步骤(2)中所述蔗糖与KIT-6的质量比为3:5。本专利技术步骤(2)中所述碳化温度为400℃。本专利技术还提供了所述C/SiO2复合吸附剂在吸附VOCs中的应用。进一步，所述的VOCs的种类很多种，本专利技术中举例为甲苯，但并不仅限于甲苯。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术以蔗糖为碳源，采用浸渍法将C高度分散到KIT-6表面，使其表面非极性提高，提高了其对非极性和弱极性VOCs的吸附能力。(2)本专利技术吸附剂的制备方法简单且具有良好的VOCs吸附性能。(3)本专利技术制备得到的C/SiO2吸附剂具有可重复使用性好，可有效降低成本。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为CS03吸附剂的TG谱图；图2为CS03吸附剂的DSC谱图；图3为KIT-6和复合C/SiO2吸附剂的N2吸附脱附等温曲线和孔径分布曲线；图4为KIT-6和复合C/SiO2吸附剂甲苯穿透曲线；图5为KIT-6和复合C/SiO2吸附剂甲苯脱附曲线；图6为碳化温度对甲苯吸附性能的影响；图7为C/SiO2对甲苯吸附循环曲线。具体实施方式以下将参照附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1本实施例的复合C/SiO2吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)KIT-6的制备称取16.0gP123于聚四氟乙烯反应釜中，加入580.0mL蒸馏水和27.6mL浓盐酸，于35℃水浴下搅拌4h使其成为均一溶液，加入19.8mL正丁醇搅拌1h后再加入36.8mL正硅酸乙酯，35℃下继续搅拌24h。然后将反应釜置于100℃烘箱中水热晶化24h，取出冷却至室温，多次过滤并洗涤至中性，于100℃烘箱中隔夜干燥，再将得到的白色粉末置于550℃的马弗炉中焙烧6h,即得产品KIT-6。(2)复合C/SiO2吸附剂的制备以蔗糖为碳源，通过浸渍法制备不同碳含量的复合C/SiO2材料。具体为：称取0.1g蔗糖溶入5mL蒸馏水，充分搅拌后加入0.500g的KIT-6，于室温下80kHz超声10min后搅拌蒸干溶剂。将所得干料于120℃烘箱中隔夜烘干，再将其置于氮气氛围下的玻璃石英管中400℃碳化2h，升温速率为10℃/min。得到复合C/SiO2吸附剂，将其命名为CS01。实施例2称取0.2g蔗糖溶入5mL蒸馏水，充分搅拌后加入0.500g的KIT-6。其余步骤都与实施例1一样，得到样品CS02。实施例3称取0.3g蔗糖溶入5mL蒸馏水，充分搅拌后加入0.500g的KIT-6。其余步骤都与实施例1一样，得到样品CS03。实施例4称取0.5g蔗糖溶入5mL蒸馏水，充分搅拌后加入0.500g的KIT-6。其余步骤都与实施例1一样，得到样品CS05。实施例5称取0.8g蔗糖溶入5mL蒸馏水，充分搅拌后加入0.500g的KIT-6。其余步骤都与实施例1一样，得到样品CS08。对比例1称取0.0g蔗糖溶入5mL蒸馏水，充分搅拌后加入0.500g的KIT-6。其余步骤都与实施例1一样，得到样品CS00。将实施例1～5和对比例1的复合C/SiO2吸附本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于VOCs吸附的C/SiO2复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)KIT‑6的制备以正硅酸乙酯为硅源、P123为表面活性剂，利用水热合成法合成介孔二氧化硅材料KIT‑6；(2)C/SiO2复合吸附剂的制备称取蔗糖并溶入5mL蒸馏水中，充分搅拌后加入步骤(1)制得的样品KIT‑6，所述蔗糖与KIT‑6的质量比为1～8：5，于室温下80kHz超声10min后搅拌蒸干溶剂，将所得干料于120℃烘箱中隔夜烘干，再将其置于氮气氛围下的玻璃石英管中250～500℃碳化2h，升温速率为10℃/min，得到C/SiO2复合吸附剂。
【技术特征摘要】
1.一种用于VOCs吸附的C/SiO2复合吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)KIT-6的制备以正硅酸乙酯为硅源、P123为表面活性剂，利用水热合成法合成介孔二氧化硅材料KIT-6；(2)C/SiO2复合吸附剂的制备称取蔗糖并溶入5mL蒸馏水中，充分搅拌后加入步骤(1)制得的样品KIT-6，所述蔗糖与KIT-6的质量比为1～8：5，于室温下80kHz超声10min后搅拌蒸干溶剂，将所得干料于120℃烘箱中隔夜烘干，再将其置于氮气氛围下的玻璃石英管中250～500℃碳化2h，升温速率为10℃/min，得到C/SiO2复合吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述KIT-6的制备，具体步骤如下：称取16.0gP123于聚四氟乙烯反应釜中，加入580.0mL蒸馏水和...
【专利技术属性】
技术研发人员：周桂林，雷冰漫，谢红梅，杨婉佳，
申请(专利权)人：重庆工商大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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