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办公装修
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杭州
杭州一体化建筑材料有限公司(诚招市级代理):气凝胶在环境净化中的应用
气凝在环境净化领域中的应用主要体现在气体吸附净化和水体净化两个方面。
目前针对环境净化研究多的主要是SiO2气凝胶和碳气凝胶。此外,近年来对金属氧化物气凝胶以及新型SiC气凝胶、石墨烯气凝胶和生物质基气凝胶在环境净化中的应用也有相关。
1.SiO2气凝胶
SiO2气凝胶作为吸附材料具有吸附效率高、脱附方便、本身性能稳定等优点,是研究多、为成熟的气凝胶材料,先被应用到气体吸附净化领域。通过对SiO2气凝胶进行氨基功能化或疏水改性,可以进一步提升其对CO2或VOCs的吸附性能。改性后的SiO2气凝胶在干燥、潮湿条件下对10%(体积分数)CO2的吸附量分别可达1.95 mmol/g和6.97 mmol/g。
由于水分子的竞争吸附,活性炭、硅胶等传统物理吸附类材料在潮湿环境下对VOCs的吸附性能会显著降低。而疏水SiO2气凝胶,可有效抑制水分子的竞争吸附,提高材料在潮湿环境下对目标有机气体的选择性。疏水SiO2气凝胶对于苯、甲苯、四氯化碳等几种VOCs的吸附量均远大于传统吸附剂活性炭以及活性炭纤维,而对于水蒸气的吸附量(0.12g/100g)相比于亲水SiO2气凝胶(6g/100g)明显降低。其吸附机理如下:(1)有机蒸气扩散进入气凝胶孔道并被吸附在孔道内;(2)吸附过程放热,低热导率使热量被保留在气凝胶颗粒中;(3)气凝胶颗粒内温度上升,降低了有机物的平衡吸附量;(4)热量缓慢释放,气凝胶颗粒温度下降使平衡吸附速率增加,吸附过程继续。
SiO2气凝胶也可用于水体净化和油污吸附,能够快速、大量地吸收水中的硝基苯、油污、苯酚及一些挥发性有毒污染物,对亚甲基蓝等染料类吸附质具有高达98%以上的去除效果,在海洋净化、石油化工水体污染等领域有着较为广泛应用。
2.碳气凝胶
碳气凝胶作为一种新型纳米级多孔碳材料,具有孔隙率高、比表面大、密度范围广等特点。碳气凝胶具有高于SiO2气凝胶的比表面积和孔体积,是另一大类气凝胶吸附材料。除采用类似SiO2气凝胶的修饰改性方法外,碳气凝胶还可通过活化进一步增大比表面积,改善孔隙结构和表面化学性质,从而有效提升其对CO2、VOCs的吸附性能。
碳气凝胶常用于除去水中的有害金属和有机物,如Hg2+、Pb2+、硝基苯、硝基苯酚等。一般是将一定结构的碳气凝胶装塔,让需要处理的水从中流过,水中的金属杂质就会吸附在气凝胶上。此外,碳气凝胶还可用作电吸附和电催化氧化技术处理废水中的电极。
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