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本文以苯乙烯(ST)、二乙烯基苯(DVB)为原料,以聚乙烯醇(PVA)为分散剂,采用悬浮聚合的方法制备交联度为3%~9%的凝胶型聚苯乙烯基树脂球。以此树脂球为炭前驱体,经过磺化、炭化、水蒸气活化及氢气脱硫工艺处理,并通过控制水蒸气活化工艺条件(温度、活化时间、水蒸气流量)对球形活性炭的空隙结构及比表面积进行调控,采用空气氧化和氮气还原对球形活性炭表面进行化学改性处理,最终得到比表面积高、微孔发达、球形度好、表面酸碱官能团均布的微孔球形炭—聚苯乙烯基球形活性炭(PSAC)。在此基础上将自制的球形活性炭的孔隙结构与其对小分子尿毒症毒素DL-β-氨基异丁酸(DL-β-AIBA)和大分子有益消化酶α-淀粉酶(α-AMY)的吸附性能相关联,得到以下结论。 (1)悬浮聚合工艺中,分散剂浓度和搅拌强度是控制粒径大小的关键,交联度对粒径分布影响不大。粒径大小及交联度磺化程度有影响,粒径越大,交联度较高,磺化程度越低。适宜磺化、炭化的树脂粒径为0.3~0.6mm,交联度为3%。 (2)考察水蒸气活化温度、活化时间及水蒸气流量对活性炭孔隙结构的影响,结果表明:通过控制活化条件可得到比表面积在825~2295m2/g,总孔容0.351~1.005cm3/g的活性炭。随着活化温度的升高,时间的延长、水蒸气流量的增大,活性炭比表面积及孔容均呈现增大的趋势,同时微孔比例降低,平均孔径变大。 (3)研究氧化还原处理对活性炭表面化学性质的影响,结果表明:氧化还原工艺处理对活性炭孔隙结构影响甚微。空气氧化后活性炭表面酸性增强,随着氮气还原温度的升高,酸性减弱,总酸性基为0.46~0.77mmol/g、总碱性基为0.38~0.76mmol/g。 (4)考察了活性炭对DL-β-AIBA的吸附性能,结果表明,吸附符合Freundlich吸附模型,当DL-β-AIBA初始浓度为100mg/L时,PSAC对DL-β-AIBA的平衡吸附量为3.11~4.37mg/g。其中0.6~0.8nm的微孔孔容与DL-β-AIBA的吸附量具有良好的线性关系,动力学符合准二级动力学方程,内扩散不是控制吸附过程的唯一步骤,还受表面扩散的影响。活性炭对肠道内有益成分α-淀粉酶的吸附量小,3h累积吸附率在10%~15%,而对DL-β-AIBA的吸附率为39%51%,球形活性炭的选择吸附率在2.74~4.11,具有较好的选择吸附性。