亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        多壁碳納米管/二氧化硅納米復(fù)合材料的制備及其吸油性能

        2016-10-25 05:53:51黃劍坤劉會娥黃揚帆馬雁冰丁傳芹
        化工學(xué)報 2016年10期
        關(guān)鍵詞:膠粒等溫線含油

        黃劍坤,劉會娥,黃揚帆,馬雁冰,丁傳芹

        ?

        多壁碳納米管/二氧化硅納米復(fù)合材料的制備及其吸油性能

        黃劍坤,劉會娥,黃揚帆,馬雁冰,丁傳芹

        (中國石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油國家重點實驗室,山東青島266580)

        以羧化多壁碳納米管為基體、納米硅溶膠粒為增強相,通過一步液相共混方法制備多壁碳納米管/二氧化硅納米復(fù)合材料。利用傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、電子掃描電鏡(SEM)、熱重(TGA)、孔結(jié)構(gòu)分析(BET/BJH)對其進行了表征。以水中柴油為研究對象考察了該樣品對水中柴油的吸附脫除效果,并與納米二氧化硅膠粒、原生碳納米管以及活性炭進行對比。結(jié)果表明:硅溶膠粒表面修飾后的多壁碳納米管的聚團行為得以改善,而且材料具有微孔-介孔雙孔道結(jié)構(gòu)。對水中直餾柴油的去除率高達97.79%,并于1 h達到吸附平衡。整個吸附過程遵循準(zhǔn)二級動力學(xué)模型,吸附體系的表觀活化能為11.37 kJ·mol-1,吸附等溫線與Freundlich模型較為吻合,吸附效果明顯強于其他3種吸附劑。

        羧基多壁碳納米管;硅溶膠;介孔-微孔;吸附動力學(xué);納米材料;復(fù)合材料;制備

        引 言

        石油資源的開發(fā)與利用顯著推動了當(dāng)代經(jīng)濟的快速增長,但石油資源大量使用和泄漏所帶來的環(huán)境污染等問題也日益嚴(yán)峻[1],同時造成了石油資源的巨大浪費[2]。目前含油污水的處理過程中最為高效的方法當(dāng)屬物理吸附[3],其以快速、有效等特點受到研究者的普遍關(guān)注。然而傳統(tǒng)吸附劑均存在吸附容量小、再生困難等缺點,限制了其在含油污水處理過程中的應(yīng)用[4]。因此,研制吸附效率高、性能優(yōu)良的吸附材料,是推動吸附法處理含油污水技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。

        碳納米管是一種新興納米材料,自1991年被發(fā)現(xiàn)以來[5]在世界范圍內(nèi)引發(fā)了研究熱潮。已有研究結(jié)果表明[6-11]碳納米管對石油類有機物的吸附量和重復(fù)使用性能均顯著優(yōu)于普通活性炭吸附劑。但碳納米管間存在的較強的范德華力,會影響其在液相的分散效果,進而影響材料吸附效果[12-13]。值得關(guān)注的是,在眾多無機高分子材料中,硅溶膠[14]因具有較強的聚結(jié)穩(wěn)定性和動力學(xué)穩(wěn)定性,在科研以及工業(yè)中應(yīng)用較廣。研究表明,硅溶膠具有大比表面積、高附著性和耐高溫的特點[15]。

        本文擬將硅溶膠與碳納米管摻雜制備復(fù)合材料,解決碳納米管的分散問題,改善其吸附性能。采用液相共混法,使用硅溶膠對碳納米管進行表面修飾,進而起到分散碳管的作用,增強碳管在應(yīng)用過程中的穩(wěn)定性。采用一系列表征手段對材料的性能進行測試和表征,進而將所制得的復(fù)合材料應(yīng)用于含油污水的吸附處理過程。以直餾柴油、催化柴油為吸附對象,探索吸附過程的動力學(xué)和熱力學(xué) 特性。

        1 實驗部分

        1.1 藥品和試劑

        多壁碳納米管(MWCNT),由清華大學(xué)FLOTU實驗室提供,采用流化床反應(yīng)器批量制備。碳管平均外徑8~15 nm,平均長度10~30 μm[16];木質(zhì)粉狀活性炭(AC),鞏義市金輝活性炭制造廠;堿性硅溶膠(30% SiO2·H2O),青島海洋化工有限公司;直餾柴油(柴油A)、催化柴油(柴油B),大連西太平洋石油化工有限公司,油品物理性質(zhì)參見前期研究成果;四氯化碳(CCl4)、無水乙醇(EtOH),分析純(AR),國藥化學(xué)試劑有限公司;濃硝酸(HNO3)、濃硫酸(H2SO4)、濃鹽酸(HCl),國藥化學(xué)試劑有限公司;Milli-Q 超純水,自制;模擬含油污水,自制[7]。

        1.2 分析儀器和設(shè)備

        Nicolet67型傅里葉紅外光譜分析儀(FTIR),美國Thermo Nicolet公司;Q100型熱重分析儀(TGA),升溫速率5℃·min-1,空氣氛圍,美國TA儀器;S-4800冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM),日本日立公司;ASAP2020M全自動比表面和微孔分析系統(tǒng),美國Micromeritics Instrument 公司;紅外測油儀,上海昂林科學(xué)儀器;KQ-400KDE型高功率數(shù)控超聲波清洗器,常州諾基儀器;電熱恒溫振蕩水槽,上海精宏實驗設(shè)備;粉末壓片機,天津市拓普儀器;真空干燥箱DZF-6020型,青島Latern儀器有限公司;智能箱式高溫爐,北京獨創(chuàng)科技有限公司。

        1.3 羧基碳納米管單體的制備

        將500 mg多壁碳納米管置于濃硝酸(225 ml,16 mol·L-1)和濃硫酸(75 ml,18 mol·L-1)的混合液中,在100℃下回流攪拌6 h?;旌先芤豪鋮s到室溫后,使用去離子水反復(fù)沖洗過濾,直至濾液成中性后,采用0.22 μm聚碳酸酯膜過濾,將過濾所得黑色固體在鹽酸(12 mol·L-1)中浸泡12 h,再次過濾后,將所得固體于60℃烘干,得到羧基化多壁碳納米管(CNT-COOH)。反應(yīng)過程如圖1所示,采用FT-IR紅外線光譜儀對羧基化效果進行表征。

        圖1 羧基碳納米管的制備過程

        1.4 MWCNT/SiO2納米復(fù)合材料的制備

        采用一步液相共混法將1.3節(jié)所述酸改性后的多壁碳納米管通過超聲分散法分散于硅溶膠中,置于120℃下真空干燥箱烘干后研磨,制得MWCNT與SiO2質(zhì)量比為1:1的MWCNT/SiO2復(fù)合吸附劑,命名為CS50。制備步驟如圖2所示。為對比分析,特將硅溶膠采用上述步驟制備納米二氧化硅膠粒進行空白吸附實驗。

        圖2 液相共混法制備MWCNT/SiO2納米復(fù)合材料

        1.5 吸附特性研究及再生性能研究

        在一組50 ml具塞試管中分別加入25 ml濃度為650 mg·L-1的模擬含油污水,然后加入一定量的CS50,在振蕩槽中振蕩一定時間,取樣,采用紅外測油儀進行測定。吸附動力學(xué)實驗中,為減少實驗誤差,均設(shè)置兩組平行實驗,將結(jié)果取平均值。吸附水中柴油的動力學(xué)實驗詳細(xì)步驟可參見本課題組前期工作[7]。吸附平衡性能研究在室溫298 K下進行,在一組100 ml具塞試管中加入50 ml濃度為1200 mg·L-1的模擬含油污水,分別加入質(zhì)量為 10、15、20、25、30、35 mg的CS50,在振蕩槽中進行恒溫振蕩,采用紅外測油儀測量水中油相濃度。采用柴油A和柴油B作為油樣,分析含油污水成分對復(fù)合材料吸附性能的影響。

        實驗結(jié)果中吸附量q利用式(1)計算

        式中,0、c分別是水中油相的初始濃度和時刻的濃度,mg·L-1;是吸附劑用量,g;是所用含油污水體積,L。

        平衡吸附去除率通過式(2)計算

        式中,e是吸附達到平衡時的水中的油相濃度,mg·L-1。

        采用灼燒法將吸附油品后的CS50再生,具體步驟如下:將CS50吸附劑置于智能箱式高溫爐中,在再生溫度240℃、再生時間30 min的條件下灼燒。再生后的CS50再次用于吸附特性研究,對復(fù)合材料再生性能進行分析。

        2 實驗結(jié)果與討論

        2.1 MWCNT/SiO2納米復(fù)合材料的分析表征

        原生多壁碳納米管和CS50復(fù)合吸附劑的SEM照片如圖3所示。圖3(a)為原生碳納米管的SEM圖,可以看出未摻雜SiO2膠粒的碳管聚團行為較為嚴(yán)重,團簇間隙分布不均,與文獻報道的碳管聚團結(jié)構(gòu)類似[17]。圖3(b)為樣品CS50的SEM照片。從圖3(a)和圖3(b)可以看出,與聚團嚴(yán)重、管間空隙大小不均的原生碳管團簇相比,大量的納米SiO2膠粒填充在碳管團簇間隙,生成的SiO2黏結(jié)層有效降低了碳管之間的聚團行為,形成了細(xì)孔均勻的微觀結(jié)構(gòu),將團簇均勻分散。

        圖3 CNT與CS50 的SEM照片

        在MWCNT/SiO2納米復(fù)合材料的制備過程中羧基碳納米管的制備是關(guān)鍵步驟,因此采用FTIR表征技術(shù)驗證碳管表面是否有羧基存在。圖4為羧基碳納米管單體的紅外光譜圖。圖中3400 cm-1和1630 cm-1處分別為OH基團的伸縮振動和彎曲振動特征吸收峰,1760 cm-1處為COOH基團的伸縮振動特征吸收峰,1230 cm-1處為CO基團的伸縮振動特征吸收峰,由此看出碳管表面已成功引入羧基官能團。在CS50復(fù)合材料的制備中,羧基碳納米管在溶液共混中團聚效應(yīng)得以降低,具有較高的分散度,更易于接枝二氧化硅膠粒[18]。

        圖4 羧化碳納米管紅外光譜圖

        為探究MWCNT/SiO2納米復(fù)合材料在高溫下的熱穩(wěn)定性和適用的溫度范圍,將實驗中制備的MWCNT/SiO2復(fù)合材料在空氣氣氛下進行熱重分析,并與原生碳納米管、納米二氧化硅膠粒進行對比,如圖5所示。可以看出納米二氧化硅膠粒在升溫過程中的失重量較小。碳納米管在350℃前曲線下降較緩,所對應(yīng)的過程為水分和無定形碳的減少[19]。在520℃后曲線斜率突然增大,直至650 ℃后曲線趨于平緩,該現(xiàn)象的原因為碳納米管在該溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生燃燒。再通過對比MWCNT/SiO2納米復(fù)合材料,可以看出其熱損失質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其中的MWCNT含量相吻合。

        圖5 熱重分析曲線

        CS50的氮氣吸附脫附等溫線和孔徑分布曲線如圖6和圖7所示。圖6為CS50與原生碳管的氮氣吸附脫附等溫線,在相對壓力/0值較大時均可觀察到明顯的H3型遲滯環(huán)[18]。相對于原生MWCNT,液相共混法制備出的CS50復(fù)合材料具有更大的孔體積。從圖7孔徑分布曲線可見,未改性的原生碳納米管的孔徑多集中在0~3 nm之間,在加入納米硅溶膠粒后CS50表現(xiàn)出介孔和微孔特征[20]。同時,基于BET吸附等溫線,使用密度泛函理論(DFT)以及孔徑分布計算模型[21]可以得到CS50、SiO2膠粒以及MWCNT的總比表面積(SSAtotal)、微孔比表面積(SSAmicro)、介孔比表面積(SSAmeso)、大孔比表面積(SSAmacro)的相關(guān)數(shù)值,并將結(jié)果匯總于表1。數(shù)據(jù)表明,CS50的孔結(jié)構(gòu)參數(shù),SSAmicro/SSAtotal91.7,SSAmeso/SSAtotal8.3,說明CS50復(fù)合材料具有介孔-微孔雙重孔道結(jié)構(gòu)特征[21-22]。

        圖6 CS50與MWCNT的氮氣吸附脫附等溫線

        圖7 CS50和MWCNT的孔徑分布曲線

        表1 3種吸附劑孔結(jié)構(gòu)特征

        2.2 CS50處理含油污水的動力學(xué)特性及再生性能研究

        在298 K下利用CS50對含有柴油A的模擬含油污水進行吸附處理。圖8給出了吸附量隨時間的變化過程??梢钥闯?,在298 K下CS50對柴油A的吸附量均隨時間增加而增加,而且在1 h內(nèi)達到吸附平衡。分析曲線可知,吸附開始的前10 min內(nèi)CS50的吸附量呈現(xiàn)迅速上升趨勢,在10~30 min內(nèi)吸附量呈緩慢上升趨勢,在30~40 min內(nèi)吸附量基本趨于穩(wěn)定,在60 min后吸附量接近吸附平衡。在開始吸附的前10 min,由于CS50表面存在大量吸附位點,吸附速率較快。隨后復(fù)合材料的表面吸附位點逐漸減少,吸附過程由材料表面轉(zhuǎn)移至內(nèi)部孔道,吸附速率逐漸降低,最終吸附達到平衡[17,23]。CS50對柴油A的平衡吸附量為617.26 mg·g-1,平衡吸附去除率為97.79%。圖8還對比了不同吸附劑處理含油污水的吸附特性,在298 K下活性炭、碳納米管、納米二氧化硅膠粒以及CS50對柴油A的吸附量均隨時間延長而增加。起始吸附的前10 min內(nèi),前述的4種吸附劑對水中柴油均具有較高的吸附速率,在60 min左右吸附均趨于平衡,可見吸附劑的孔結(jié)構(gòu)不同并沒有使其吸附平衡所需的時間表現(xiàn)出顯著的差別,故認(rèn)為吸附平衡時間不僅受吸附劑的空間結(jié)構(gòu)影響,與柴油的復(fù)雜組成也應(yīng)有重要的關(guān)系。分析圖8中4種吸附劑對水中柴油的去除率,可以得出吸附能力的強弱順序為CS50>碳納米管活性炭>納米二氧化硅膠粒,與現(xiàn)行吸附工段中多用的商品活性炭相比具有吸附效率高、平衡時間短的特點。值得一提的是,結(jié)合表1中3種材料的孔容數(shù)據(jù),其按從大到小排序與前述吸附能力強弱順序相同,表明較大的孔容有利于吸附劑對含油污水的吸附脫除。同時,單獨使用兩種材料進行吸附時,其平衡吸附量總和(428.21 mg·L-1)小于CS50平衡吸附量(617.26 mg·L-1),表面以納米二氧化硅膠粒作為增強相時與MWCNT存在良好的協(xié)同效應(yīng),生成的SiO2黏結(jié)層有效降低了碳管團簇之間的聚團行為,這種結(jié)構(gòu)有益改善單獨使用MWCNT以及納米二氧化硅膠粒用作吸附劑的吸附能力欠佳的缺點。

        圖8 298 K下4種吸附劑對柴油A和柴油B的吸附量隨時間的變化

        圖9為CS50對柴油A的吸附特性曲線,CS50隨再生次數(shù)增加吸附能力有所下降。圖3(c)給出了吸附柴油后經(jīng)灼燒再生5次的CS50 的SEM照片。結(jié)合圖9和圖3(c)可以看出,灼燒法對CS50的空隙結(jié)構(gòu)和吸附位點造成破壞,表面被結(jié)焦物質(zhì)包裹,是導(dǎo)致吸附能力下降的主要原因。

        圖9 298 K下CS50對柴油A再生吸附特性

        對吸附過程分別采用準(zhǔn)一級動力學(xué)[24]和準(zhǔn)二級動力學(xué)[25]模型進行擬合分析,模型計算公式見式(3)和式(4)。

        準(zhǔn)一級動力學(xué)方程

        準(zhǔn)二級動力學(xué)方程

        式中,1為準(zhǔn)一階動力學(xué)方程的吸附速率常數(shù),L·min-1;e為平衡吸附量,mg·g-1;q為MWCNT/SiO2在時刻的吸附量,mg·g-1;2為準(zhǔn)二級吸附速率常數(shù),g·mg-1·min-1。

        分析發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)與準(zhǔn)二級動力學(xué)方程吻合較好。將擬合結(jié)果匯總于表2,可以看出判定系數(shù)2>0.9997,標(biāo)準(zhǔn)差S.D.<7%。同時,采用式(4)準(zhǔn)二級動力學(xué)方程計算出的e,cal與實驗值e,exp偏差較小,進而驗證了準(zhǔn)二級動力學(xué)方程適用于吸附柴油的動力學(xué)。

        為對比分析含油污水組分對CS50吸附特性的影響,采用CS50對含有柴油B的模擬含油污水進行吸附處理,將吸附量隨時間變化的曲線繪制于圖8。可以看出,在298 K下CS50對柴油A的吸附速率大于柴油B。對比分析含油污水組分,柴油A主要成分為鏈烷烴,柴油B主要成分為多環(huán)芳烴[7],故分子尺寸是影響吸附反應(yīng)速率的關(guān)鍵,分子尺寸越小,吸附過程越快[26]。結(jié)合表2中CS50對兩種柴油的平衡吸附量可以看出密度較大的柴油B的吸附量大于柴油A,這與前期研究結(jié)果相一致[27]。

        表2 298 K下CS50吸附柴油的準(zhǔn)二級動力學(xué)參數(shù)

        進而使用柴油B模擬污水,分別在288、298、308、318 K溫度下進行實驗,獲取不同溫度下的準(zhǔn)二級吸附速率常數(shù),繼而將ln2和-1擬合作圖,如圖10所示,依據(jù)Arrhenius關(guān)系求取CS50對水中柴油吸附過程的活化能[25]。根據(jù)圖10擬合出的直線斜率可求得CS50吸附直餾柴油的表觀活化能a11.37 kJ·mol-1,表明該過程為物理吸附[28]。

        圖10 Arrhenius 關(guān)系

        2.3 CS50處理含油污水的吸附等溫線

        在吸附分離過程中,針對不同的吸附對象確定合適的吸附劑[29]是一個復(fù)雜的過程,確定吸附劑的平衡曲線有助于研究吸附劑對被吸附體系的合用性及吸附機理。本研究以直餾柴油為研究對象,采用Langmuir吸附等溫線模型、Freundlich吸附等溫線模型、Tempkin吸附等溫線模型這3種模型[30]分析CS50在吸附過程中所呈現(xiàn)的吸附平衡特性。

        Langmuir吸附等溫線模型是應(yīng)用最為廣泛的吸附等溫線方程,該方程假設(shè)吸附過程中吸附質(zhì)間不存在相互作用,而且吸附過程只發(fā)生在吸附劑外表面[23]。Langmuir吸附等溫線方程見式(5)

        式中,e為CS50復(fù)合材料的吸附容量,mg·g-1;m為CS50的最大吸附量,mg·L-1;L為Langmuir吸附系數(shù),L·mg-1;e為平衡濃度,mg·L-1。

        Freundlich吸附等溫線模型也應(yīng)用較廣,該方程從假設(shè)吸附劑的表面是不均勻的觀點出發(fā),并假定吸附熱隨覆蓋度增加而指數(shù)下降[30]。Freundlich模型方程見式(6)

        式中,e含義同式(3);f為Freundlich模型常數(shù);為Freundlich模型吸附強度表征量;e含義同前,mg·L-1。該模型中1/值的大小常用來衡量吸附濃度對吸附量影響的強弱,1/值越小吸附劑性能越好,1/值在0.1~0.5之間時吸附過程容易發(fā)生,當(dāng)1/>2時吸附過程難以實現(xiàn)。

        Tempkin吸附等溫線模型則著眼于吸附過程中吸附劑與吸附溶質(zhì)之間的相互作用,該模型的假設(shè)認(rèn)為[31],若被吸附的溶質(zhì)間存在相互作用力,則必會對等溫吸附行為產(chǎn)生影響。Tempkin吸附等溫線方程見式(7)和式(8)

        式中,為熱力學(xué)溫度,K;為通用氣體常數(shù),8.314J·mol-1·K-1;T為Tempkin模型平衡常數(shù),L·mg-1;為與吸附熱相關(guān)的常數(shù),量綱為1;為Tempkin等溫線吸附熱,J·mol-1。

        在298 K下對CS50吸附直餾柴油的數(shù)據(jù)進行非線性擬合,并將3種模型擬合結(jié)果所得數(shù)據(jù)列于表3。由表中判定系數(shù)2大小可知該吸附過程與Freundlich型等溫模型較為吻合,分析原因,這可能是由于CS50表面的活性位點分布不均勻造成的。

        表3 3種吸附等溫線模型常數(shù)匯總

        同時,利用式(5)~式(7)進行擬合處理后,繪制3種吸附等溫線模型曲線,見圖11。分析圖11得出Freundlich模型中量綱1常數(shù)1/<0.5,說明水中柴油分子易被CS50吸附[32-33]。

        圖11 298 K下CS50吸附柴油的吸附等溫線

        3 結(jié) 論

        (1)以羧化多壁碳納米管和納米二氧化硅膠粒由一步液相共混法制得MWCNT/SiO2復(fù)合材料。由SEM及BET/BJH分析結(jié)果可知,復(fù)合材料中碳納米管的聚團行為得以改善,形成比表面積大、細(xì)孔均勻的介孔-微孔雙孔道復(fù)合材料。

        (2)CS50復(fù)合吸附劑可有效吸附處理含油污水,在吸附60 min左右達到吸附穩(wěn)定,對直餾柴油的平衡吸附去除率高達97.79%。CS50對水中柴油的吸附能力顯著強于活性炭、納米二氧化硅膠粒及原生碳納米管。納米二氧化硅膠粒作為增強相時,與MWCNT存在良好的協(xié)同效應(yīng),生成的SiO2黏結(jié)層有效降低了碳管之間的聚團行為,這種結(jié)構(gòu)有效改善了單獨使用MWCNT以及納米二氧化硅膠粒用作吸附劑的吸附能力欠佳的缺點。灼燒法再生后的CS50吸附能力下降較小,而且表面被結(jié)焦物質(zhì)包裹。

        (3)CS50對含油污水的處理過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,Arrhenius公式計算出CS50吸附直餾柴油的活化能為11.37 kJ·mol-1,表明該吸附過程主要為物理吸附。該過程的吸附等溫線與Freundlich模型(20.9688)較為吻合,從模型參數(shù)1/的數(shù)值看出柴油分子易被CS50吸附。

        符 號 說 明

        A——吸附去除率 c0,ct——分別為液相初始濃度和t時刻濃度,mg·L-1 Ea——吸附表觀活化能,kJ·mol-1 Kf——Freundlich模型常數(shù),L·mg-1 KL——Langmuir吸附系數(shù),L·mg-1 KT——Temkin模型方程常數(shù),L·mg-1 k1——準(zhǔn)一級吸附速率常數(shù),L·min-1 k2——準(zhǔn)二級吸附速率常數(shù),g·mg-1·min-1 qt,qe——分別為t時刻吸附量和平衡吸附量,mg·g-1 R——理想氣體常數(shù),J·mol-1·K-1 r2——判定系數(shù) t——吸附時間,min

        References

        [1] HUANG J, CHEN Q, XU L H,. Problems and countermeasures in the application of constructed wetlands [J]. Environmental Science, 2013, 1 (1): 401-408.

        [2] LONG C, KE S, HONG J,. Progress on oil-bearing wastewater treatment processes [J]. Industrial Water Treatment, 2007, 27 (8): 4-7.

        [3] 張帆, 李菁, 譚建華, 等. 吸附法處理重金屬廢水的研究進展 [J]. 化工進展, 2013, 32 (11): 2749-2756. ZHANG F, LI J, TAN J H,. Advance of the treatment of heavy metal wastewater by adsorption [J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2013, 32 (11): 2749-2756.

        [4] 王建龍, 劉海洋. 放射性廢水的膜處理技術(shù)研究進展 [J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2013, 33 (10): 2639-2656. WANG J L, LIU H Y. Research advances in radioactive wastewater treatment using membrane processes [J]. Journal of Environmental Science, 2013, 33 (10): 2639-2656.

        [5] LIJIMA S. Helical microtubules of graphitic carbon [J]. Nature, 1991, 354: 56-58.

        [6] 劉濤, 劉會娥, 賀琦,等. 多壁碳納米管吸油能力和循環(huán)使用性探究 [J]. 石油煉制與化工, 2014, 45 (11): 60-64. LIU T, LIU H E, HE Q,. Oil adsorption and reuse performances of multi-walled carbon nanotubes [J]. Petroleum Processing and Petrochemicals, 2014, 45 (11): 60-64.

        [7] 朱慧, 劉會娥, 黃劍坤, 等. 多壁碳納米管吸附處理柴油廢水的動力學(xué)特性 [J]. 化工學(xué)報, 2015, 66 (12): 4865-4873. ZHU H, LIU H E, HUANG J K,. Kinetics for adsorption treatment of diesel oil waste water by multi-walled carbon nanotubes [J]. CIESC Journal, 2015, 66 (12): 4865-4873.

        [8] HU H, ZHAO Z, GOGOTSI Y,. Compressible carbon nanotube-graphene hybrid aerogels with superhydrophobicity and superoleophilicity for oil sorption [J]. Environmental Science & Technology Letters, 2014, 1 (3): 214-220.

        [9] HU H, ZHAO Z, WAN W,. Ultralight and highly compressible graphene aerogels [J]. Advanced Materials, 2013, 25 (15): 2219-2223.

        [10] MUBARAK N M, SAHU J N, ABDULLAH E C,. Removal of heavy metals from wastewater using carbon nanotubes [J]. Separation & Purification Reviews, 2014, 43 (4): 311-338.

        [11] REN X, CHEN C, NAGATSU M,. Carbon nanotubes as adsorbents in environmental pollution management: a review [J]. Chemical Engineering Journal, 2011, 170 (2): 395-410.

        [12] SMITH B, WEPASNICK K, SCHROTE K E,. Influence of surface oxides on the colloidal stability of multi-walled carbon nanotubes: a structure- property relationship [J]. Langmuir, 2009, 25 (17): 9767-9776.

        [13] MATARREDONA O, RHOADS H, LI Z,. Dispersion of single-walled carbon nanotubes in aqueous solutions of the anionic surfactant NaDDBS [J]. Journal of Physical Chemistry B, 2003, 107 (48): 13357-13367.

        [14] MORRIS C A, ANDERSON M L, STROUD R M,. Silica sol as a nanoglue: flexible synthesis of composite aerogels [J]. Science, 1999, 284 (5414): 622-624.

        [15] MAHLTIG B, BOTTCHER H. Modified silica sol coatings for water-repellent textiles [J]. Journal of Sol-gel Science and Technology, 2003, 27 (1): 43-52.

        [16] WEI F, ZHANG Q, QIAN W Z,. The mass production of carbon nanotubes using a nano-agglomerate fluidized bed reactor: a multiscale space-time analysis [J]. Powder Technology, 2008, 183 (1): 10-20.

        [17] RAWAT D S, CALBI M M, MIGONE A D. Equilibration time: kinetics of gas adsorption on closed-and open-ended single-walled carbon nanotubes [J]. Journal of Physical Chemistry C, 2007, 111 (35): 12980-12986.

        [18] 關(guān)誠灝, 金劭, 王濤,等. 酸處理對碳納米管紋理結(jié)構(gòu)的影響 [J]. 化工學(xué)報, 2013, 64 (S1): 182-187. GUAN C H, JIN S, WANG T,. Influence of acid treating on texture and structure of carbon nanotubes [J]. CIESC Journal, 2013, 64 (S1): 182-187.

        [19] FAN Z, YAN J, NING G,. Oil sorption and recovery by using vertically aligned carbon nanotubes [J]. Carbon, 2010, 48 (14): 4197-4200.

        [20] JAIN A, XU C, JAYARAMAN S,. Mesoporous activated carbons with enhanced porosity by optimal hydrothermal pre-treatment of biomass for supercapacitor applications [J]. Microporous and Mesoporous Materials, 2015, 218: 55-61.

        [21] 韓偉, 賈玉心, 熊國興, 等. 介孔-微孔復(fù)合材料的水熱穩(wěn)定性及其催化裂化性能 [J]. 催化學(xué)報, 2011, 32 (3): 418-427. HAN W, JIA Y X, XIONG G X,. Hydrothermal stability of meso-microporous composites and their catalytic cracking performance [J]. Chinese Journal of Catalysis, 2011, 32 (3): 418-427.

        [22] AND M K, JARONIEC M. Gas adsorption characterization of ordered organic-inorganic nanocomposite materials [J]. Chemistry of Materials, 2001, 13: 3169-3183.

        [23] WU F C, TSENG R L, JUANG R S,. Initial behavior of intraparticle diffusion model used in the description of adsorption kinetics [J]. Chemical Engineering Journal, 2009, 153 (1): 1-8.

        [24] ALI I. New generation adsorbents for water treatment [J]. Chemical Reviews, 2012, 112 (10): 5073-5091.

        [25] HO Y S, MCKAY G. Pseudo-second order model for sorption processes [J]. Process Biochemistry, 1999, 34 (5): 451-465.

        [26] PAN B, XING B. Adsorption mechanisms of organic chemicals on carbon nanotubes [J]. Environmental Science & Technology, 2008, 42 (24): 9005-9013.

        [27] KABIRI S, TRAN D N H, ALTALHI T,. Outstanding adsorption performance of graphene-carbon nanotube aerogels for continuous oil removal [J]. Carbon, 2014, 80 (1): 523-533.

        [28] NOLLET H, ROELS M, LUTGEN P,. Removal of PCBs from wastewater using fly ash [J]. Chemosphere, 2003, 53 (6): 655-665.

        [29] YAN H, YANG H, LI A,. pH-tunable surface charge of chitosan/graphene oxide composite adsorbent for efficient removal of multiple pollutants from water [J]. Chemical Engineering Journal, 2016, 284: 1397-1405.

        [30] HUANG G, WANG W, MI X,. Preparation of graphene oxide aerogel and its adsorption for Cu2+ions [J]. Carbon, 2012, 50 (13): 4856-4864.

        [31] TEMKIN M I, PYZHEV V. Kinetic of ammonia synthesis on promoted iron catalysts [J]. Acta Physiochim URSS, 1940, 12 (3): 327-356.

        [32] HOKKANEN S, BHATNAGAR A, REPO E,. Calcium hydroxyapatite microfibrillated cellulose composite as a potential adsorbent for the removal of Cr(Ⅵ) from aqueous solution [J]. Chemical Engineering Journal, 2016, 283: 445-452.

        Facile synthesis of MWCNT/SiO2nano-composites as high-performance oil adsorbents

        HUANG Jiankun, LIU Hui’e, HUANG Yangfan, MA Yanbing, DING Chuanqin

        (State Key Laboratory of Heavy Oil Processing, China University of Petroleum, Qingdao 266580, Shandong, China)

        Multi-walled carbon nanotubes-silica (MWCNT/SiO2)nano-composites were prepared from carboxylated MWCNTs and silica sol-gel nanoparticlesone-step scalable precipitation. Structure and physical properties of the nano-composite were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscope (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and porous surface area and pore size distribution analysis (BET & BJH). Adsorption removal of oil was evaluated in diesel water on the nano-composite in comparison with SiO2sol-gel nanoparticles, pristine MWCNTs, and activated carbon. The nano-composite improved MWCNT agglomeration after surface modification by silica nanoparticles and formed dual microporous and mesoporous structures. The diesel removal efficiency of the nano-compositecould be up to 97.79% with adsorption equilibrium reached within 1 h. The adsorption process followed the pseudo second-order kinetics with the apparent activation energy at 11.37 kJ·mol-1and the adsorption isotherms were fitted well with the Freundlich model. Overall, the nano-composite MWCNT/SiO2showed stronger adsorption capacity than the other three adsorbents.

        carboxylated carbon nano-tubes; silica sol; mesoporous-microporous; adsorption kinetics; nanomaterials; composites; preparation

        2016-02-02.

        Prof.LIU Hui’e, liuhuie@upc.edu.cn

        10.11949/j.issn.0438-1157.20160148

        TQ 013.2

        A

        0438—1157(2016)10—4485—08

        中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項項目(14CX05031A);黃島區(qū)科技項目(201-1-49)。

        2016-02-02到初稿,2016-05-11收到修改稿。

        聯(lián)系人:劉會娥。第一作者:黃劍坤(1992—),男,碩士研究生。

        supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities (14CX05031A) and the Huangdao District Science and Technology Project (201-1-49).

        猜你喜歡
        膠粒等溫線含油
        腐植酸和Cd2+對黏土膠粒在飽和多孔介質(zhì)中遷移的影響
        腐植酸(2021年2期)2021-12-04 04:27:17
        低溫吸附劑的低溫低壓吸附等溫線分布研究
        基于正交試驗?zāi)z?;炷量?jié)B性的研究
        四川水泥(2018年10期)2018-10-24 07:36:20
        膠?;炷亮W(xué)性能與耐久性性能分析
        BAF組合工藝處理含油廢水研究進展
        膠?;炷量箾_磨性能研究
        酸調(diào)質(zhì)—氧化降解法提高含油污泥的沉降性能
        鐵路含油污泥焚燒的特性
        如何在新課改背景下突破等溫線判讀中的難點
        NY3菌固定化及生物膜處理含油廢水的研究
        色综合色狠狠天天综合色| 久久半精品国产99精品国产| 亚洲欧美日韩国产精品专区| 国产成人久久精品77777综合| 久久99久久久无码国产精品色戒| 青青青伊人色综合久久| 亚洲一本之道高清在线观看| 91成人自拍视频网站| 国产三级精品三级在线专区2| 青青草手机在线免费观看视频| 不卡一区二区视频日本| 亚洲一区二区女搞男| 男人和女人做爽爽视频| 蜜臀av午夜一区二区三区| 最近中文字幕大全在线电影视频| 亚洲中文无码av在线| 久久久精品2019免费观看| 精品蜜桃视频在线观看| 国产精品一区二区韩国av| 日本高清一道本一区二区| 欧美牲交a欧美牲交aⅴ免费下载| 特黄熟妇丰满人妻无码 | 99久久精品免费观看国产| 久久人人爽人人爽人人片亞洲| 韩国日本亚洲精品视频| 亚洲av熟女天堂系列| 亚洲成av人片在久久性色av| 91精品国产综合久久久密臀九色| 久久亚洲精品国产亚洲老地址| 青青青爽在线视频观看| 亚洲色欲色欲www| 久久久久亚洲精品天堂| 免费a级毛片无码a∨免费| 国产91九色视频在线播放| 久久伊人精品中文字幕有尤物| 女人被狂躁的高潮免费视频| 伊人久久大香线蕉av色| 亚洲av无码av制服另类专区 | 人人人妻人人澡人人爽欧美一区| 国产99久久亚洲综合精品| 亚洲日韩成人无码不卡网站|