磷掺杂氮化硼制备、表征及其重金属吸附特性研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwaszxzx
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固体废物中的重金属元素会在焚烧处理时富集在飞灰颗粒上或直接以气态形式析出,对环境造成污染。本文在三聚氰胺和硼酸作为氮源和硼源的前驱体法制备多孔氮化硼的过程中引入红磷进行掺杂活化,成功制备出磷掺杂多孔氮化硼材料(P-BN),在自主设计的实验平台上研究P-BN对于重金属烟气的吸附能力,并通过动力学的模拟分析,得到P-BN对于重金属Zn、Cu的吸附特性。结果表明,通过掺杂活化的方式制备出的P-BN样品含磷量>30 mg/g,并具有837.08m~2/g的最大比表面积。通过重金属烟气的混合吸附实验,发现P-BN对于重金属的吸附能力的顺序为Zn>Cu>Pb>Cd>Cr。其中P-BN对于重金属Zn具有45.33 mg/g的吸附量,其吸附能力为其他重金属的5~38倍。对重金属Zn、Cu进行单一烟气成分的吸附实验,在吸附实验的过程中发现P-BN对于Zn、Cu会在不同的吸附时间段出现吸附能力跃迁的实验现象,对于重金属Zn的最大吸附量为69.45 mg/g,而重金属Cu的最大吸附量为53.80 mg/g。P-BN在高温的吸附环境下仍具有较好的吸附能力,当吸附温度为250°C时P-BN对于混合重金属烟气的吸附量可达到60 mg/g左右,此时具有的吸附能力是活性炭和普通氮化硼的12倍和4倍以上;当吸附温度为450°C时,P-BN对于重金属Zn的吸附能力仍具有29.44 mg/g。通过TG-DSC的解析分析和动力学的模拟分析,发现P-BN对于重金属Zn、Cu的吸附过程中存在物理吸附和化学吸附两种吸附方式。通过解吸活化能的对比分析发现P-BN对于重金属Zn的活化能要比重金属Cu的活化能低2000 J/mol左右,这表明P-BN对于重金属Zn的吸附选择性较好,吸附能力较强,但其固定效果相对较弱,易于进行脱附。
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