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含钛渣制备多孔沸石分子筛吸附剂及其CO_(2)吸附性能

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精细化工 2024年第8期41卷 1726-1736,1856页

作者：皇甫林尚波罗中秋祖运周新涛钒钛资源综合利用国家重点实验室四川攀枝花617000 昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

以钒钛磁铁矿高炉冶炼产生的水淬渣为主要原料,经“酸处理-碱熔-水热晶化”制备了多孔沸石分子筛吸附剂(简称吸附剂,下同),采用XRD、SEM、FTIR对吸附剂进行了表征,考察了NaAlO_(2)添加量对吸附剂结构的影响,采用动态吸附法评价了吸附剂... 详细信息

以钒钛磁铁矿高炉冶炼产生的水淬渣为主要原料,经“酸处理-碱熔-水热晶化”制备了多孔沸石分子筛吸附剂(简称吸附剂,下同),采用XRD、SEM、FTIR对吸附剂进行了表征,考察了NaAlO_(2)添加量对吸附剂结构的影响,采用动态吸附法评价了吸附剂的CO_(2)吸附性能,考察了预处理温度、吸附温度和CO_(2)流量对吸附剂的CO_(2)吸附性能的影响,并利用动力学模型进行了数据拟合,分析了其吸附行为。结果表明,随着NaAlO_(2)添加量的增加,水热晶化产物依次完成了“无定形→初步结晶→FAU型→LTA型”沸石分子筛的结构转变;制备的吸附剂(Z-4)经350℃预处理,在吸附温度25℃、CO_(2)流量分别为1.4 mL/min(固定床反应装置)和50 mL/min(同步热分析仪)的条件下,CO_(2)吸附效果最佳,其CO_(2)穿透与饱和吸附量为2.16、3.39 mmol/g;其CO_(2)吸附行为符合拟二级动力学模型,吸附过程由物理和化学吸附共同主导,拟二级动力学模型吸附速率常数为0.0785mmol/(g·s);经5次循环吸附/再生后,其CO_(2)饱和吸附量保持率为96.8%。

关键词：含钛渣水热合成多孔沸石分子筛 CO_(2)吸附吸附动力学功能材料

含钛渣制备多孔沸石分子筛吸附剂及其CO吸附性能

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精细化工 2024年

作者：皇甫林尚波罗中秋祖运周新涛昆明理工大学化学工程学院钒钛资源综合利用国家重点实验室

以钒钛磁铁矿高炉冶炼产生的水淬渣提钛后的含钛尾渣为主要原料，经“酸处理-碱熔-水热晶化”制备了多孔沸石分子筛吸附剂(简称吸附剂，下同)，采用XRD、SEM、FTIR对吸附剂进行了表征，考察了NaAlO2添加量对吸附剂结构的影响，采用动态... 详细信息

以钒钛磁铁矿高炉冶炼产生的水淬渣提钛后的含钛尾渣为主要原料，经“酸处理-碱熔-水热晶化”制备了多孔沸石分子筛吸附剂(简称吸附剂，下同)，采用XRD、SEM、FTIR对吸附剂进行了表征，考察了NaAlO2添加量对吸附剂结构的影响，采用动态吸附法评价了吸附剂的CO2吸附性能，考察了预处理温度、吸附温度和CO2流量对吸附剂的CO2吸附性能的影响，并利用动力学模型进行数据拟合分析了其吸附行为。结果表明，随着NaAlO2添加量的增加，水热晶化产物依次完成了由“无定形-初步结晶-FAU型-LTA型”沸石分子筛的结构转变；制备的吸附剂(Z-4)经350 ℃预处理，在吸附温度25 ℃、CO2流量分别为1.4 mL/min(固定床反应装置)和50 mL/min(同步分析仪)的条件下，CO2吸附效果最佳，其CO2穿透与饱和吸附量为2.16、3.39 mmol/g；其CO2吸附行为符合拟二级动力学模型，吸附过程由物理和化学吸附共同主导，拟二级动力学模型吸附速率常数为0.0785 mmol/(g·s)；经5次循环吸附/再生后，其CO2饱和吸附量保持率为96.8%。

关键词：含钛渣水热合成多孔沸石分子筛 CO 吸附吸附动力学功能材料

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典型工业钙基固废捕集二氧化碳研究进展

精细化工 2024年

作者：李方园罗中秋周新涛蔡秀楠尚波昆明理工大学化学工程学院

钙基材料因吸收CO2容量高、制备工艺简单和钙循环等特点被认为是最具应用前景的高温碳捕集材料之一。将钙基固废作为或构筑钙基吸收剂不仅可节约天然资源，同时可实现工业固废的资源化利用，符合“以废治废、以废冶污”的环保理念。该... 详细信息

钙基材料因吸收CO2容量高、制备工艺简单和钙循环等特点被认为是最具应用前景的高温碳捕集材料之一。将钙基固废作为或构筑钙基吸收剂不仅可节约天然资源，同时可实现工业固废的资源化利用，符合“以废治废、以废冶污”的环保理念。该文通过Huntzinger和热力学理论分析了工业常见的6种钙基固废的理论固碳潜能，分类综述这些废渣直接碳酸化及制备衍生钙基材料的方法及存在的问题和改进方向，并总结钙基材料提升吸收能力的各种方法及提升机制。最后，从气体扩散、离子迁移和吸附剂结构稳定性角度出发说明钙循环的实质，提出氧空位和中空球体结构在提升吸附性能方面具有较大的潜力，指出工业钙基固废实现工业化应用面临的问题及改进方向。

关键词：工业钙基固废 CO 钙基材料捕集碳酸化机理

文章类型：研究开发钢渣构筑Fe-CSH吸附溶液中Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)性能及机理

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化工进展 2024年

作者：单书月罗中秋周新涛尚波田鑫聪阎崔蓉昆明理工大学化学工程学院

以钢渣为原位源，在硅酸钠为活化剂合成多级孔结构的铁质水合硅酸钙（Fe-CSH），并将其作为吸附剂高效去除溶液中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等重金属。重点探究初始溶液pH、Fe-CSH投加量和溶液初始浓度对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)吸附性能... 详细信息

以钢渣为原位源，在硅酸钠为活化剂合成多级孔结构的铁质水合硅酸钙（Fe-CSH），并将其作为吸附剂高效去除溶液中的Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)等重金属。重点探究初始溶液pH、Fe-CSH投加量和溶液初始浓度对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)吸附性能的影响，并通过吸附动力学、热力学以及XRD、FTIR、SEM、TEM、BET、XPS等手段对其吸附机理进行解析。结果表明，Fe-CSH对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附过程均符合拟二级动力学模型，对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型，而对Zn(Ⅱ)的吸附更符合Freundlich模型，去除容量分别为1546mg/g、483mg/g和369mg/g；通过物理吸附、离子交换、沉淀和配位络合等作用机制实现重金属Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的高效去除。本研究遵循“以废治废”环保理念，对利用固体废弃物合成吸附剂的资源化利用和污水净化处理都具有重要意义。

关键词：钢渣重金属铁质水合硅酸钙吸附性能吸附机理

K、Ca、Ce改性钛渣衍生LTA型沸石及其CO吸附性能

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精细化工 2024年

作者：皇甫林尚波李方园罗中秋祖运周新涛蔡秀楠钒钛资源综合利用国家重点实验室昆明理工大学化学工程学院

以钒钛磁铁矿生产过程排放的固体废渣（钛渣）为原料，构筑了LTA（Na-LTA）沸石母体，然后通过常规液相离子交换法制备了3种阳离子交换型沸石分子筛吸附剂K-LTA、Ca-LTA和Ce-LTA，采用XRD、FTIR、SEM、BET、CO2-TPD对其进行了表征。通... 详细信息

以钒钛磁铁矿生产过程排放的固体废渣（钛渣）为原料，构筑了LTA（Na-LTA）沸石母体，然后通过常规液相离子交换法制备了3种阳离子交换型沸石分子筛吸附剂K-LTA、Ca-LTA和Ce-LTA，采用XRD、FTIR、SEM、BET、CO2-TPD对其进行了表征。通过动态吸附法和质量吸附法评价了3种吸附剂对CO2的吸附性能，推测了CO2的吸附机理。结果表明，K-LTA、Ca-LTA和Ce-LTA的饱和CO2吸附量（2.11、3.29、2.26 mmol/g）均高于Na-LTA（1.97 mmol/g），但K-LTA的穿透吸附量（0.11 mmol/g）比Na-LTA（1.67 mmol/g）显著减小。3种吸附剂对CO2的吸附更符合准二级动力学模型(R2＞0.99)，其吸附速率常数由高到低顺序为：Ca-LTA〔7.015 mmol/（g·min）〕＞Ce-LTA〔5.343 mmol/（g·min）〕＞Na-LTA〔1.416 mmol/（g·min）〕＞K-LTA〔0.0042 mmol/（g·min）〕。Ca-LTA具有最强的CO2捕集能力，最高的CO2/N2、CO2/CH4分离效率，经5次循环吸附/脱附后仍保持优异的吸附能力。Langmuir-Freundlich等温线模型预测Ca-LTA最大CO2吸附量可达4.017 mmol/g。3种吸附剂对CO2吸附过程以物理和化学协同吸附为主，其中物理吸附为电荷尺寸比大的阳离子对CO2施加强静电力，化学吸附主要以C键羰基的形式进行，这种协同吸附机制实现了阳离子交换型沸石分子筛对CO2的高效及快速捕集。

关键词： LTA型沸石固体废渣阳离子交换 CO 吸附吸附动力学分离技术

铜渣铁基类沸石地质聚合物吸附Pb、Cu、Zn性能及机理

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精细化工 2023年

作者：陆艳罗中秋周新涛赵晓腾兰雄昆明理工大学化学工程学院

以铜渣为原料，在NaOH和工业水玻璃活化条件下制备出了铜渣铁基类沸石地质聚合物(F3O4@GM)，并将其用于3种重金属Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附。考察了溶液pH、吸附剂投加量和初始质量浓度对Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附性能的影响；分析了吸附动力... 详细信息

以铜渣为原料，在NaOH和工业水玻璃活化条件下制备出了铜渣铁基类沸石地质聚合物(F3O4@GM)，并将其用于3种重金属Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附。考察了溶液pH、吸附剂投加量和初始质量浓度对Pb2+、Cu2+、Zn2+吸附性能的影响；分析了吸附动力学、吸附等温线和热力学；采用XRD、FTIR、SEM、BET、XPS对F3O4@GM的吸附机理进行探讨。结果表明，F3O4@GM对Pb2+、Cu2+、Zn2+的吸附符合Langmuir模型，吸附容量分别为555、489、125 mg/g；吸附过程符合拟二级动力学模型。F3O4@GM高比表面积提高了材料的吸附性能，吸附机理主要为离子交换、静电吸引、表面络合和孔隙固定作用。F3O4@GM为重金属污染处理提供了一种价格低廉、制备方便的选择，同时实现了铜渣资源化和无害化处理，具有良好的经济效益和环境效应。

关键词：铜渣类沸石地质聚合物吸附重金属水处理技术

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吸附法脱除废水中四环素的研究进展

过程工程学报 2022年第8期22卷 989-1000页

作者：兰雄刘钦周新涛罗中秋赵晓腾陆艳昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

四环素(TC)是目前生产和使用量比较大的一种广谱抗生素,其化学性质较稳定且难以代谢而容易富集于土壤和水体中。抗生素的滥用不仅使细菌耐药性增加,而且会产生抗性基因并诱导产生超级细菌,因此对含TC废水的无害化处理刻不容缓。吸附法... 详细信息

四环素(TC)是目前生产和使用量比较大的一种广谱抗生素,其化学性质较稳定且难以代谢而容易富集于土壤和水体中。抗生素的滥用不仅使细菌耐药性增加,而且会产生抗性基因并诱导产生超级细菌,因此对含TC废水的无害化处理刻不容缓。吸附法具有易操作、去除率高、经济、环保等优点,被广泛认为是一种高效去除抗生素方法。吸附法去除废水中四环素所用的吸附材料类型不同、种类繁多,本工作总结了炭质材料、金属有机框架材料和矿物材料这三类常用吸附剂,列举了上述材料对TC的吸附容量,分析了p H值、温度、离子强度和其他因素对TC吸附过程的影响。在此基础上,分析这三类材料吸附TC时不同吸附动力学和热力学模型的拟合情况,发现大多数材料的吸附动力学采用准二级动力学模型而吸附热力学采用Freundlich热力学模型能更好地描述其吸附过程。阐述了去除TC过程中所涉及的机理。对这三类材料吸附TC研究中存在的优势与不足进行比较,展望了今后的研究重点,为加快制备更经济、高效、可再生的TC吸附材料提供参考。

关键词：四环素抗生素废水污染吸附吸附机理

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二氧化钛基复合材料对常见染料的去除性能及其机理研究进展

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过程工程学报 2022年第9期22卷 1169-1180页

作者：赵晓腾周新涛罗中秋韦宇兰雄陆艳昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500

二氧化钛(TiO_(2))具有比表面积大、孔隙结构丰富、性质稳定、制造成本低且无毒等特点,可作为吸附剂和光催化剂用于吸附处理含重金属、有机染料等污染物的废水。本工作通过对TiO_(2)吸附废水中常见有机染料影响因素进行综合分析,综述了... 详细信息

二氧化钛(TiO_(2))具有比表面积大、孔隙结构丰富、性质稳定、制造成本低且无毒等特点,可作为吸附剂和光催化剂用于吸附处理含重金属、有机染料等污染物的废水。本工作通过对TiO_(2)吸附废水中常见有机染料影响因素进行综合分析,综述了不同影响因素对吸附效果的影响,并讨论了复合改性、掺杂改性以及有机溶液改性等方式对TiO_(2)吸附染料性能的影响,文献表明通过改性手段可丰富TiO_(2)的孔隙结构,提高TiO_(2)基吸附材料的比表面积,增加其表面的活性位点,进而改善其吸附性能。吸附动力学和热力学数据分析表明,TiO_(2)吸附废水中有机染料过程中动力学主要遵循准二级动力学模型,热力学符合Langmuir模型单分子层吸附或Freundlich模型。其吸附机理主要包括静电吸引、n-π堆积相互作用、氢键等。TiO_(2)体系作为吸附剂吸附处理废水中的染料分子,具有高效、环保、绿色经济的优势,可在今后的废水处理领域中起到至关重要的作用,可以作为一种具备广阔应用前景的绿色材料而展开研究。

关键词：二氧化钛染料吸附改性吸附机理

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吸附动力学模型在重金属吸附治理过程中的应用解析

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