金属有机骨架材料MIL-53制备及其对甲苯吸附性能实验研究

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挥发性有机物(VOCs)是环境空气臭氧污染物的前体物质之一而受到广泛关注,成为大气环境污染治理领域的热点之一。吸附法是目前最成熟且使用最广泛的VOCs处理方法之一,其核心是吸附剂。金属有机骨架材料因其具有大比表面积、规律性孔道和可人为调控的孔结构,是一种具有较大潜力的VOCs吸附材料。为此,本论文采用溶剂热法合成了一系列MIL-53(Al),通过BET、XRD等表征手段,探讨了不同反应条件对MIL-53(Al)孔结构及外观形貌的影响,在测定甲苯动态穿透曲线基础上,研究了甲苯在MIL-53(Al)上吸附平衡、吸附动力学。研究结论主要如下:1、BET比表面积表征结果表明,反应温度、反应时间、反应物阴离子和反应物配比均会对MIL-53(Al)材料孔结构和形貌产生较大影响。高温焙烧活化后的MIL-53样品的比表面积和孔容分别达到了1165.4 m2/g、1.436cm3/g。2、在反应温度为190℃、反应时间为72h、硝酸铝为铝源Al(NO33:H2BDC=1:1.5的最佳反应条件下,制备的MIL-53(Al)样品活化后对甲苯静态饱和吸附量可达391.25mg/g,动态吸附量可达289.14mg/g。3、静态吸附实验结果显示,MIL-53(Al)吸附剂对甲苯的静态吸附量一般随其比表面积的增大而增大,随总孔容的增大而提高,呈现较好的线性关系。4、动态吸附实验结果显示,MIL-53(Al)吸附剂对甲苯的吸附符合准二级动力学模型。Langmuir等温方程能更好的描述甲苯分子在MIL-53(Al)上的吸附过程,呈现单分子层吸附。颗粒扩散模型拟合结果表明,MIL-53(Al)吸附甲苯吸附速率主要是由内扩散过程决定,但吸附过程同时还受到外扩散和表面吸附过程的影响。MIL-53(Al)吸附甲苯过程主要是以为物理吸附为主,同时存在部分化学吸附过程。
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