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活性炭+二氧化硅:超强吸附组合
日期:2022-09-21    浏览次数:
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近年来随着科技的发展,许多行业都会产生大量富含重金属等有害物质的废水,对人类的生活环境造成了巨大的危害。为了缓解和修复水生态的污染状况,最常用且有效的方法就是通过“吸附”对有害物质进行去除,其中吸附剂的性能是吸附效果好坏的关键影响因素。

活性炭+二氧化硅:超强吸附组合

污水排放是社会痛点

说到吸附剂,最为人所知的莫过于活性炭了。活性炭是一种具有高度发达的孔隙结构、巨大的比表面积、稳定的化学性质和优良的吸附性能的材料,被广泛应用于冶金、医药、食品及环境领域具有使用安全、吸附容量大、来源丰富且价格低廉等优点。制备通常采用磷酸活化法机理为改变木材的热解历程具体活化历程为200℃左右的炭化过程200~300℃形成稳定的缩聚炭过程400℃左右的活化过程600℃左右,磷酸制品的热缩合过程,此时活性炭的灰分较高。

不过单纯只是活性炭,其吸附能力似乎略显不足,于是便有研究者提出将两种不同的材料叠加使用,使其带来1+1>2的效果,比如说活性炭与二氧化硅就是一对好搭档。二氧化硅是一种含有较大的孔容和孔径的无机非金属材料,具有硬度大,热稳定的特点,它与活性炭相比,主要优势在于其高温下依然能保持其硅骨架和孔状结构的稳定性,因此被广泛应用于各种复合材料的制备。

目前活性炭-二氧化硅的制备主要是通过多晶硅生产副产物四氯化硅与含碳生物质按木屑等生产。利用四氯化硅残液对木质有比较好的脱水碳化能力,可将废弃的桉木屑进行半碳化, 再进一步高温活化,就能得到这种具有活性炭疏水性和二氧化硅亲水性的双功能多孔吸附材料。

活性炭+二氧化硅:超强吸附组合

C-SiO2的外形图和SEM图

经研究发现,C-SiO2复合材料具有相当出色的吸附能力,对于化工行业中的各种有害物质都能实现不错的吸附效果。胡育等利用氯硅烷残液与多种试剂一同处理桉木屑,经水解、脱水后生成的C-SiO2吸附材料在短时间内可对染料有较快的吸附速度,脱色效率高;周旭梅等用高锰酸钾氧化改性C-SiO2吸附材料后,发现对于铜离子废水具有很好的吸附效果,合适用量下吸附率超过90%。

另外,由于活性炭和二氧化硅还具有良好的化学稳定性和生物相容性,因此它们在临床方面的应用也在日益增多,如作为载体吸附药物、吸附有毒药物、起局部及全身治疗作用。王应红等比较了C-SiO2复合材料和市售活性炭对姜黄素吸附性能,发现前者对色素的吸附效果更佳,这可能因为姜黄素是多酚类极性物质,双功能吸附材料不仅通过发达的微孔进行吸附,二氧化硅表面羟基也会通过氢键形成增加吸附量,为将吸附材料用于固载姜黄素等极性药物用于医疗领域作了初步的探索。

活性炭+二氧化硅:超强吸附组合

拥有超多功效的姜黄素

总而言之,活性炭-二氧化硅复合材料确实具有出色的吸附能力,而且它的制备还可以使四氯化硅等工业废弃物得到合理的利用,以废冶废并节约成本,符合当今社会最推崇的绿色发展理念,相信它在印染、医药、食品等行业都能有不错的发展潜力。

资料来源:

新型活性炭-二氧化硅复合改性材料对铜离子的吸附周旭梅,吴亮,王应红,刘雪,罗云,鲜小林,谢瑞阳

活性炭-二氧化硅双功能吸附材料对姜黄素的吸附,王应红,夏烈文,张海连。

活性炭-二氧化硅吸附剂的制备和对活性红染料的吸附胡育,宋连香,夏烈文,王应红

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