多孔硼碳氮的制备及其吸附再生性能的研究

来源 :海南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tq19822002
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随着水体污染的日益加重,如何有效的处理水体污染成为了亟待解决的问题。面对日益严重的水体污染,吸附法作为一种经济便捷的处理办法成为了目前的研究热点,开发具有高吸附效率和具有循环再生性能的新型吸附剂是其中的关键。硼碳氮(BCN)具有高比表面积、优异的高温化学稳定性、高的抗氧化性、优异的机械性能、宽光学带隙和高的电荷载流子迁移率。多孔结构可以有效的增大材料的比表面积,为吸附剂提供更多吸附活性位点。因此,我们尝试在BCN材料上人为的制造多孔结构,并尝试将其应用于有机染料的吸附。本文以海南岛废弃椰壳、硼酸和尿素为原料,以冷冻干燥法制备多孔生胚,采用固相反应法合成高产率的BCN材料,研究了辅助添加剂(聚乙烯醇(PVA)和甲基纤维素(MC))的含量和固含量对多孔生胚成型质量的影响;研究了反应温度和反应时间的对BCN材料微观形貌和吸附性能的影响。经过研究对比发现,多孔生胚的最佳制备条件为:辅助添加剂含量4.5%,固含量为10%,反应温度为950°C,反应时间为4 h。在这样的条件下,多孔BCN材料的成型效果最佳,材料的多孔结构的平均孔径为2.049 nm,为介孔结构,证明了BCN材料的高比表面积主要是由介孔结构提供。这为提高其吸附性能提供了基础。将多孔BCN材料用于吸附水中孔雀石绿有机染料污染,并采用Langmuir和Freundlich等温吸附式研究了浓度和吸附平衡之间的关系;使用准一级和准二级吸附动力学模型研究了浓度、吸附时间和平衡吸附量之间的关系,探究了吸附机理。详细考察了多孔BCN材料的循环再生性能,其最大吸附量为1239.79 mg·g-1五次循环吸附量平均值达到1138.60mg·g-1,最终吸附容量能够保持在91%以上。因此,采用椰壳作为碳源制备多孔BCN吸附材料是一种非常有前途的水体污染吸附材料,椰壳作为一种廉价、环境无害、可再生的天然海岛资源,为绿色发展开辟了新路径。
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