检索结果-南通市图书馆

作者：陈文姣西南科技大学

学位级别：硕士

氚废水处理是我国核电发展的瓶颈,铂/苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(Pt/sdb)液相催化交换除氚是各国竞相重点发展的氚废水处理技术。但目前使用的sdb还存在疏水能力不足、强度低、Pt分散性差等缺点,制备超疏水(静态疏水角≥150°)、高强(抗... 详细信息

氚废水处理是我国核电发展的瓶颈,铂/苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(Pt/sdb)液相催化交换除氚是各国竞相重点发展的氚废水处理技术。但目前使用的sdb还存在疏水能力不足、强度低、Pt分散性差等缺点,制备超疏水(静态疏水角≥150°)、高强(抗压强度≥100 N)、高比表面积(30000 m/g)的sdb是当前改性合成的主要目标。鉴于此,本文拟开展sdb的基础制备及合成影响因素研究、纳米粒子杂化和碳材料的增强改性合成研究,以期大幅提高sdb载体的疏水性与抗压强度,并采用镍离子模拟贵金属铂离子的固液界面吸附,探究载体与金属粒子之间的吸附机制,为sdb负载Pt提供理论支持。二元共聚sdb的制备及聚合工艺研究:以苯乙烯(St)、二乙烯基苯(DVB)为共聚单体,在过氧化苯甲酰(BPO)的引发下,悬浮聚合合成sdb,并研究分散剂、交联剂、升温速率等实验条件的影响,优化的sdb制备条件为:DVB用量与St单体用量比为1:1,引发剂BPO用量为0.3 g,复合分散剂PVA与CE的最佳使用量分别为3.5 g和0.5 g;制得的sdb载体的性能测试结果表明:sdb的静态水接触角为132.81°(优于课题组前期的130.01°),具有良好的疏水性;抗压强度达到32.07 N(优于课题组前期的27.13 N),具有一定的力学强度;比表面积为408.78 m/g,但与超疏水、高强的研究目标尚有较大差距。无机纳米氧化物改性sdb合成研究:在sdb聚合过程中,分别掺加KH570改性SiO(K-SiO)、硬脂酸改性CeO(Y-CeO),制备无机纳米粒子杂化改性的K-SiO/sdb、Y-CeO/sdb载体,优化K-SiO的改性条件为:甲苯为溶剂,KH570用量为SiO的5%,110℃下反应2 h;优化Y-CeO的改性条件为:乙醇为溶剂,硬脂酸用量为CeO的6%,80℃下反应1.5 h;K-SiO/sdb中K-SiO的优化反应投入量为:St:DVB:K-SiO=10:10:1(质量比);Y-CeO/sdb中Y-CeO的优化反应投入量为:St:DVB:Y-CeO=10:10:0.8(质量比)。所得结果表明:成功制备K-SiO/sdb、Y-CeO/sdb两种载体,疏水性分别达到141.22°和149.78°,接近超疏水;抗压强度分别高达113.54 N、107.11 N,抗压强度已较为理想;K-SiO/sdb比表面积为的435.56 m/g,高于Y-CeO/sdb的421.34 m/g,均较sdb有很大提升。碳材料改性sdb研究:在sdb聚合过程中,掺杂KH570改性的纳米石墨粉(MGC),制备了石墨碳改性sdb(MGC/sdb)载体,另以蔗糖为碳源,高温下实现sdb载体的涂碳改性,制备sdb/C载体,设置对照组,得到MS/sdb载体。优化MGC的制备条件为:乙醇为溶剂,KH570用量为纳米石墨粉的10%,30℃下反应2 h;MGC/sdb中MGC的优化反应投入量为:DVB:St:MGC=10:10:0.8(质量比);优化sdb/C的制备条件为:蔗糖:sdb=1:1(质量比),反应温度320℃,升温1 h、保温2 h。所得结果表明:成功制备MGC/sdb、MS/sdb、sdb/C三种载体;sdb/C具有最优的疏水性为152.47°,MGC/sdb、MS/sdb的疏水性则分别为146.51°、136.70°,均高于sdb;MS/sdb抗压能力最强,达145.60 N,MGC/sdb和sdb/C的抗压值分别为105.72 N、81.19 N,均具有强抗压能力;sdb/C的比表面积为59.63 m/g,而MGC/sdb和MS/sdb的比表面积分别为413.14 m/g和379.67 m/g。采用镍离子模拟铂离子进行载体吸附特征的研究:通过sdb、K-SiO/sdb、Y-CeO/sdb、MGC/sdb、MS/sdb、sdb/C多种载体进行Ni吸附性能模拟测试,结果表明:MGC/sdb、MS/sdb、sdb/C载体对镍离子的吸附率大于sdb的吸附率(0.1300%),且MGC/sdb的吸附率最大,达到0.3165%,而K-SiO/sdb、Y-CeO/sdb的吸附率略低,分别为0.1015%和0.0620%;sdb、Y-CeO/sdb、MGC/sdb载体的吸附动力学表明,吸附反应约在2.5 h后达到平衡;MGC/sdb的平均吸附量最大,而sdb最低,且载体投入质量增加,单位质量吸附量减小;Y-CeO/sdb、MGC/sdb载体的吸附过程符合拉格朗日伪二级动力学方程,吸附过程主要是化学吸附,sdb载体的吸附过程采用伪一级/二级动力学拟合结果相近,存在吸附能力相当的扩散型物理吸附和化学吸附;MGC/sdb、Y-CeO/sdb、sdb载体对镍离子的吸附过程中,?H>0,说明吸附过程需吸热

关键词： sdb疏水载体无机纳米氧化物碳材料改性吸附模拟

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疏水载体sdb制备方法的正交优化设计

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核科学与技术 2019年第3期7卷 114-122页

作者：崔晗中国辐射防护研究院山西太原

通过线性实验与正交实验探讨了交联剂用量、致孔剂用量及致孔剂种类三个因素对疏水催化剂载体sdb的孔径、比表面积及硬度的影响。结合氮气等温吸脱附曲线的迟滞回线与SEM形貌结果分析了sdb载体的孔结构。结果表明,使用非良溶剂作为致孔... 详细信息

通过线性实验与正交实验探讨了交联剂用量、致孔剂用量及致孔剂种类三个因素对疏水催化剂载体sdb的孔径、比表面积及硬度的影响。结合氮气等温吸脱附曲线的迟滞回线与SEM形貌结果分析了sdb载体的孔结构。结果表明,使用非良溶剂作为致孔剂时,随致孔剂分子量而增加,sdb的孔径同步增大而硬度明显降低;高DVB用量有利于获得均匀的孔结构及较高的机械强度,但孔径偏小。致孔剂类型与用量对sdb的疏水性的影响大于交联剂用量对其的影响,这表明微观结构对sdb的疏水性有着更为直接的影响。部分sdb表层的孔径小于内部,存在着瓶颈结构。

关键词： sdb疏水载体迟滞回线孔结构

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苯乙烯—二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的改性合成及吸附模拟研究

苯乙烯—二乙烯基苯共聚物疏水催化剂载体的改性合成及吸附模拟研...

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作者：余莉西南科技大学

学位级别：硕士

目前在核电含氚废水处理方面,还面临巨大难题,采用疏水催化剂铂/苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(Pt/sdb)的氢-水液相催化交换(LPCE)技术途径,有望发挥重要作用。但疏水载体sdb还存在易破碎、长期使用疏水性下降、与催化剂Pt结合较差等缺点。因... 详细信息

目前在核电含氚废水处理方面,还面临巨大难题,采用疏水催化剂铂/苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(Pt/sdb)的氢-水液相催化交换(LPCE)技术途径,有望发挥重要作用。但疏水载体sdb还存在易破碎、长期使用疏水性下降、与催化剂Pt结合较差等缺点。因此,本文拟采用功能化改性及杂化改性等手段,针对性地提高sdb载体的性能,并对合成sdb及sdb改性载体进行结构表征与性能评价。氨基化改性sdb的合成研究:以悬浮聚合的方式,以St、DVB为共聚单体合成sdb,制得的sdb载体在氯甲醚中经过溶胀升温的方法,进一步接枝氯甲基,再进行氨基化改性;通过FT-IR表征说明成功制备了AEE-sdb;TGA分析说明,sdb-CHCl与AEE-sdb载体的热稳定性均优于sdb;AEE-sdb疏水角可达134.16°,即疏水性能优于sdb(127.83°);AEE-sdb的抗压强度为32.14 N,与sdb(32.10 N)相差不大。无机纳米粒子杂化改性sdb的合成研究:采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基(KH570)偶联剂对无机纳米氧化物Nano-SiO、Nano-TiO、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)对Nano-TiO进行表面疏水改性,制得KH570-SiO、KH570-TiO、HPMA-TiO;优化的制备KH570-SiO的改性条件为:在体系温度设置65℃,在甲苯中加入6 wt%KH570,100℃反应2 h;KH570-TiO优化制备条件为:以100 m L乙醇和水混合介质(乙醇:水=93:7),调节溶液p H为4.5,加入25 wt%的KH570,温度设置60℃反应8 h;优化改性制备HPMA-TiO条件为:温度设置70℃,将无机纳米粒子置于100 m L的N,N-二甲基甲酰胺中,加入5 g的HPMA和0.1 g引发剂BPO,80℃反应6 h,用四氢呋喃洗涤。然后通过三元共聚、四元共聚改性合成无机纳米粒子杂化改性sdb:KH570-SiO/sdb优化质量配比:St:DVB:KH570-SiO=10:10:1、KH570-SiO/GMA/sdb优化质量配比:St:DVB:KH570-SiO:GMA=10:10:1:2、KH570-TiO/sdb优化质量配比:St:DVB:KH570-TiO=10:10:1.2、HPMA-TiO/sdb优化质量配比:St:DVB:HPMA-TiO=10:10:1.2;杂化改性的四种载体测试结果表明,KH570-SiO/sdb:疏水角为147.46°、抗压强度为107.21 N、比表面积为487.253 m/g;KH570-SiO/GMA/sdb:疏水角为145.55°、抗压强度为115.34 N、比表面积为463.673 m/g;KH570-TiO/sdb:疏水角为145.34°,抗压强度为108.28 N,比表面积为427.517 m/g;HPMA-TiO/sdb:疏水角为152.17°、抗压强度为114.42 N、比表面积为434.548m/g;皆较sdb:疏水角为127.83°,抗压强度为32.10 N,比表面积为397.48 m/g有很大提升。钴铁氧体改性sdb的制备研究:采用低热固相溶胶凝胶法成功制备纳米级Co FeO,其平均粒径约为39.71 nm;再用硬脂酸作为界面相容剂处理Co FeO,通过原位聚合制备Co FeO/sdb;FT-IR测试发现成功制备了Co FeO/sdb疏水催化剂载体;XRD表明在Co FeO的晶型在聚合前后未见改变;Co FeO/sdb载体的热分解温度较基础的sdb载体有了较大提高;Co FeO/sdb:疏水角可达154.70°达到了超疏水;Co FeO/sdb的孔结构数据由于Co FeO的掺入而减小;Co FeO/sdb载体的抗压强度值随Co FeO掺量增加而提高,最大抗压强度达221.91 N,是sdb的6.92倍。sdb及改性sdb的镍(Ⅱ)和钴(Ⅱ)模拟铂离子的吸附行为研究:选取sdb、AEE-sdb、KH570-SiO/sdb、HPMA-TiO/sdb,及Co FeO/sdb进行了Ni(Ⅱ)和Co(Ⅱ)吸附性能测试。在载体对镍离子的吸附测试中,后四种改性载体的吸附速率较sdb大,AEE-sdb载体与Ni(Ⅱ)之间的吸附速率最快;五种载体的吸附过程都更能满足为以化学吸附为主拉格朗日准二级动力学方程,该过程也会存在一部分的粒子间的扩散型物理吸附;吸附热力学分析表明:载体对Ni(Ⅱ)的吸附过程中升温对吸附反应有促进作用。相比较而言,四种改性载体较符合Langmuir等温线方程、而sdb载体更符合Freundlich等温线方程;KH570-SiO/sdb对镍(Ⅱ)的吸附是非优惠型吸附。在对钴(Ⅱ)的吸附中,对比多种改性载体对钴离子的吸附量,结果表明,改性的四种载体的吸附量及吸附速率大于sdb

关键词： sdb疏水载体氨基化改性无机纳米粒子改性钴铁氧体改性镍(II)和钴(II)吸附

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大尺寸Pt/sdb疏水催化剂的制备及氢同位素交换性能研究

大尺寸Pt/SDB疏水催化剂的制备及氢同位素交换性能研究

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作者：黄云哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

H-D交换在重水提氚、含氚废水处理等方面具有重要应用,疏水催化剂的性能则是工艺的核心。尽管国内科研工作者在催化剂制备及应用性能等方面进行了大量的研究工作,但是到目前为止,含氚废水处理在我国尚未实现工业化应用。主要原因在于现... 详细信息

H-D交换在重水提氚、含氚废水处理等方面具有重要应用,疏水催化剂的性能则是工艺的核心。尽管国内科研工作者在催化剂制备及应用性能等方面进行了大量的研究工作,但是到目前为止,含氚废水处理在我国尚未实现工业化应用。主要原因在于现有催化剂颗粒尺寸过小导致催化剂床层压力过大所致。因而,研究开发大尺寸载体并制备大尺寸疏水催化剂的实际意义更加显现。本论文以苯乙烯(St)为单体,二乙烯苯(DVB)为交联剂,甲苯与正庚烷作为混合致孔剂,过氧化苯甲酰作为引发剂,加入DM调节剂制备有机相。将有机相加入含表面活性剂的水相中,采用悬浮聚并聚合法制备出大尺寸且尺寸可控(Φ=3 mm-10 mm)的苯乙烯-二乙烯苯共聚物sdb疏水载体,采用物理刻蚀结合化学刻蚀的方法实现sdb疏水载体表面粗糙化。采用BET、静态接触角、TG等分析技术表征sdb的结构与性能,结果表明:当n(St):n(DVB)=1:1时,获得的sdb其比表面积可达472.7 m/g,孔容为0.464 cm/g,孔径为2.01 nm,抗压强度为48.6N,疏水角为145.4°,表面悬挂双键含量为1.22 mmol/g,其收率能够达到85%左右。聚合温度、聚合时间、引发剂用量以及致孔剂用量均会对sdb的合成工艺产生影响,sdb疏水载体最佳合成工艺条件为:聚合温度为80℃、聚合时间为5 h,引发剂用量为单体质量的7.5%,甲苯与正庚烷的体积比为1:2。重点考察了交联剂DVB对于sdb自身疏水性、热稳定性以及表面悬挂双键的影响,随着DVB用量的增加,表面悬挂双键的含量明显上升。TG曲线表明sdb的分解温度逐渐上升,其热稳定性得到改善。静态接触角也随着DVB用量的增加而增加。这表明sdb聚合工艺过程中DVB用量的起着极其关键的作用。采用浸渍法于HPtCl-i-POL溶液中在所制备的sdb疏水载体表面负载催化剂活性组分,经氢气还原后获得Pt/sdb疏水催化剂,采用H-D交换评价装置对催化剂H-D交换性能进行评价。制备出的催化剂表面活性组分Pt处于高度分散状态,分散度达到46%左右。催化剂活性组分Pt粒径主要分布范围为4 nm-7nm,并不会随着工作时间的延长出现团聚现象。H-D交换最佳条件为:反应温度90℃,反应空速3000 h,浸渍液浓度为400 mg/L。H-D交换效率随着反应温度的上升而增加,在相对较低的温度下催化剂的效率受空速影响较为明显,当温度增加至80℃-90℃后,空速对于H-D交换效率影响很小。CO在活性组分Pt表面产生线式吸附和桥式吸附使催化剂发生中毒,活性会出现显著下降。采用惰性气体氩气在250℃-300℃的吹扫能够实现催化剂部分再生。寿命评价测试表明催化剂的H-D交换效率并不会出现明显波动,90℃条件下H-D交换效率维持在95%以上的较高水平。

关键词： sdb疏水载体 Pt/sdb疏水催化剂 H-D交换效率尺寸可控

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Pt/sdb疏水催化剂的优化设计

Pt/SDB疏水催化剂的优化设计

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作者：崔晗哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

氢同位素分离技术在重水除氚、聚变燃料循环和高放废水除氚等核化工领域中有着重要的用途,而使用疏水催化剂的液相催化交换法(LPCE)凭借低能耗高效率的优势是最具实用价值的分离手段之一。液相催化交换所使用的催化剂主要分为以聚四氟乙... 详细信息

氢同位素分离技术在重水除氚、聚变燃料循环和高放废水除氚等核化工领域中有着重要的用途,而使用疏水催化剂的液相催化交换法(LPCE)凭借低能耗高效率的优势是最具实用价值的分离手段之一。液相催化交换所使用的催化剂主要分为以聚四氟乙烯(PTFE)提供疏水性的不同载体的一系列催化剂和载体本身便具有疏水性的铂/苯乙烯二乙烯苯共聚物(Pt/sdb)催化剂两大类。Pt/sdb催化剂相对于聚四氟乙烯催化剂有着更大的比表面积并能更充分的利用铂的催化能力。但如何实现sdb载体的孔径、比表面、疏水性以及硬度等性能指标的可控制备,仍没有一个清晰、有效的方法。在实际使用中哪一因素对催化效果影响最显著,根据什么样的指标要求制备出的载体才是最有利于Pt/sdb催化剂的实际使用,这仍有待进一步的考察。本文通过对转速、桨叶大小和搅拌时间等因素的实验,实现了大粒径sdb载体的可控制备。实验结果中选择桨叶宽度1.5 cm,转速200 r/min时获得的1 mm左右载体粒径分布最窄。表明在小的桨叶面积、高搅拌转速下延迟搅拌时间有利于获得均一粒径的sdb载体。通过把正交试验与线性试验相结合,在一定范围内实现了对sdb载体的孔径与比表面的控制。非良溶剂为致孔剂时,sdb载体的孔径与非良溶剂分子量正相关,比表面和硬度与致孔剂分子量呈负相关的关系。由此获得孔半径最大为10 nm,比表面最大为470 m/g的一系列样品。相对于交联剂用量,致孔剂类型与用量对sdb疏水性的影响更为显著,这表明微观结构对载体的疏水性有着更为直接的影响。迟滞回线与扫描电镜形貌的分析发现相近孔径与比表面的载体孔结构有所不同,这表明仅用孔结构数据评价sdb性能存在着局限性。部分载体存在着瓶颈结构,是由低交联剂用量时聚合物颗粒强度低导致的。在sdb载体上常温硼氢化钠还原铂制备Pt/sdb催化剂是可行的,但在使用该法时制备出的催化剂铂颗粒团聚严重。在实验所选的载体范围中,相对于比表面积,孔径对催化效率的影响更大。大孔径的载体有利于铂以蛋壳型结构负载,并能提高催化效率。

关键词： sdb疏水载体氢一水同位素交换粒径控制孔结构蛋壳型负载

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