改性海泡石對(duì)丙酮的吸附特性研究

韓 靜，段二紅，尹麗鯤，任愛玲，郭 斌，劉仁平

(河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018)

改性海泡石對(duì)丙酮的吸附特性研究

韓 靜，段二紅，尹麗鯤，任愛玲，郭 斌，劉仁平

(河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊 050018)

為了解決制藥行業(yè)典型VOCs物質(zhì)——丙酮的易揮發(fā)、難降解問題，對(duì)改性海泡石吸附丙酮的性能和表征進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：1)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的鹽酸改性海泡石12 h后對(duì)丙酮的吸附效果最好，吸附量達(dá)54.41 mg/g；2)水熱溫度170 ℃的海泡石對(duì)丙酮的吸附量也可達(dá)到23.20 mg/g；3)對(duì)海泡石采用酸和水熱改性的方式進(jìn)行處理后，改性海泡石的實(shí)際丙酮平衡吸附過程均符合Lagergren二級(jí)吸附速率方程；4)表征結(jié)果表明，酸改性可使海泡石比表面積增大，雜質(zhì)降低，孔道更順暢，利于丙酮的吸附。該研究為丙酮污染的治理提出了新路線，在工業(yè)催化領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。

大氣污染防治工程；VOCs；丙酮；海泡石；改性；吸附法

近年來，霧霾天氣頻現(xiàn)，空氣質(zhì)量日趨惡化。揮發(fā)性有機(jī)物(volatile organic compounds，VOCs)是形成臭氧和PM2.5的重要前體物之一[1]，具有光化學(xué)活性，在紫外光照射下，通過一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，能夠生成O3和PM2.5[2-4]。因此，有關(guān)VOCs的有效控制和去除回收情況日益受到關(guān)注。

目前，常用吸附法來處理VOCs。傳統(tǒng)的吸附劑活性炭是一種吸附能力很強(qiáng)的環(huán)保型碳質(zhì)材料[5-6]，但因其價(jià)格較高，應(yīng)用受到了限制[7]。而具有“軟黃金”之稱的海泡石，價(jià)格低廉，具有相當(dāng)大的潛在比表面積和吸附性能。DUC等[8]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過HNO3處理后再焙燒的海泡石粉體對(duì)甲基藍(lán)呈現(xiàn)出更大的吸附容量；SU等[9]用經(jīng)H2SO4處理的海泡石吸附丹寧酸，其去除率和吸附容量分別達(dá)到 61.0%和 23.7 mg/g。這些研究結(jié)果引起了科研工作者的廣泛重視與研究。

本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)海泡石進(jìn)行改性，確定最佳改性條件，探究其對(duì)制藥行業(yè)典型VOCs物質(zhì)——丙酮的吸附機(jī)理，為經(jīng)濟(jì)高效吸附劑的開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1海泡石吸附劑的制備

1.1.1 海泡石預(yù)處理

海泡石原礦過篩(60目，約250 μm)后，放入重于自身10倍的蒸餾水中浸泡24 h，充分吸水膨脹。再加入約母料質(zhì)量3%的分散劑焦磷酸鈉，低速攪拌1 h后高速攪拌2 h，靜置。將沉積物真空抽濾并用蒸餾水反復(fù)多次洗滌。最后將濾餅放入烘箱中，在105 ℃條件下烘干、研磨，便可得到海泡石精礦。

1.1.2 海泡石的改性

1)酸改性

取適量干燥后的海泡石精礦放入燒杯中，以固液比為1∶15的比例加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)(下同)分別為4%，7%，10%，13%，15%的鹽酸、硝酸和硫酸。室溫下，在搖床中輕微振蕩一定時(shí)間后，真空抽濾并用蒸餾水洗滌，反復(fù)多次。將濾餅放入105 ℃烘箱中干燥、研磨，即可得到酸改性海泡石，備用。

2)水熱改性

取適量提純并干燥后的海泡石精礦，依次放入高溫反應(yīng)釜中，按照固液比為1∶10的比例，加入蒸餾水。分別在140，170和200 ℃條件下，浸漬2，4，6，8，10 h。再經(jīng)真空抽濾并用蒸餾水洗滌，反復(fù)多次。將濾餅放入105 ℃烘箱中干燥、研磨，即可得到水熱改性后的海泡石，備用。

1.2吸附劑表征

1.2.1 比表面積的測(cè)定

樣品的比表面積和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)采用低溫氮?dú)馕椒?，通過美國康塔儀器公司提供的Autosorb-iQ全自動(dòng)比表面和孔徑分布分析儀上測(cè)得。測(cè)定前繪制液氮溫度77 K時(shí)樣品的氮?dú)馕降葴鼐€。根據(jù)得到的吸附等溫線，利用BET(bmnauer-emmett-teller)法計(jì)算樣品的比表面積(SBET)；孔徑分布基于BJH法由脫附曲線計(jì)算得到，總孔容Vtotal以吸附質(zhì)相對(duì)壓力P/P0=0.99時(shí)的吸附量計(jì)算。

1.2.2 XRD的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)釆用D/MAX-2500型X射線衍射儀(日本理學(xué)公司提供)對(duì)樣品進(jìn)行物相定性與定量分析。實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件：銅靶CuKα輻射，管電壓為40 kV，管電流為150 mA，2θ 掃描范圍為0.5°～140°，掃描速度為 0.02°/0.12 s , 干態(tài)樣品通常采用干燥粉末的粉晶壓片法制得。

1.2.3 表面形貌表征

本實(shí)驗(yàn)釆用掃描電子顯微鏡(SEM) (S-4800-I，日本日立公司提供)對(duì)樣品表面微觀形貌及孔特性進(jìn)行表征。放大倍數(shù)為20萬～80萬倍，分辨率為1.0 nm(15 kV)、1.4 nm(1 kV)，加速電壓為0.5～30 kV，樣品臺(tái)最大直徑為25 mm，樣品厚度30～50 mm，樣品移動(dòng)范圍中X為±17.5 mm，Y為±17.5 mm。

1.3吸附性能測(cè)試

1.3.1 靜態(tài)吸附

本實(shí)驗(yàn)采用重量法[10]測(cè)定改性前后海泡石的靜態(tài)吸附性能。取相同質(zhì)量的改性前后的海泡石吸附劑樣品若干份，分別置于不同的蒸發(fā)皿中。稱取加有海泡石樣品的蒸發(fā)皿的質(zhì)量和蒸發(fā)皿本身的質(zhì)量，分別將它們按照編號(hào)放在盛有丙酮飽和溶液的玻璃吸附裝置中，進(jìn)行24 h的靜態(tài)吸附。靜態(tài)吸附完成后，稱取蒸發(fā)皿各自的總質(zhì)量。

1.3.2 動(dòng)態(tài)吸附

利用自行設(shè)計(jì)的吸附劑凈化裝置測(cè)定丙酮在吸附劑上的動(dòng)態(tài)吸附效果[11]，同時(shí)對(duì)比自制海泡石吸附劑和市售海泡石吸附劑(RT-2)的吸附過程和吸附量的差異。

實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示，主要包括配氣系統(tǒng)、吸附系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和廢氣凈化系統(tǒng)。在真空泵的作用下，空氣經(jīng)干燥、脫除有機(jī)物后，分為2路：一路氣體直接進(jìn)入緩沖罐；另一路氣體進(jìn)入盛有丙酮飽和溶液的玻璃器皿中，通過調(diào)節(jié)氣體流速，得到具有一定濃度的丙酮飽和蒸氣。2路氣體在緩沖罐中混合，進(jìn)入固定床進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，尾氣經(jīng)凈化后排放。

圖1 VOCs吸附系統(tǒng)示意圖Fig.1 Adsorption VOCs system diagram

本實(shí)驗(yàn)固定床吸附工藝條件選定為常壓環(huán)境，吸附柱內(nèi)徑為15 mm，在吸附柱填充3 g吸附劑(市售海泡石吸附劑RT-2以及自制吸附劑)，丙酮的進(jìn)口濃度可變，氣體流量為1.25 L/min，在吸附柱溫度分別為20，30和40 ℃時(shí)測(cè)定丙酮出口濃度。繪制不同溫度時(shí)的穿透曲線，由穿透曲線可計(jì)算得出溫度為20，30和40 ℃時(shí)的平衡吸附量。選取30 ℃作為吸附柱溫度，研究吸附劑在不同丙酮進(jìn)氣濃度時(shí)的吸附量。在吸附柱中填充1 g吸附劑(市售海泡石吸附劑RT-2以及自制吸附劑)，丙酮的進(jìn)口濃度和氣體流量不同時(shí)，測(cè)定出口處的丙酮濃度，繪制不同溫度的穿透曲線，由穿透曲線計(jì)算出不同進(jìn)氣濃度時(shí)的平衡吸附量。

2 結(jié)果與討論

2.1海泡石表征

2.1.1 BET表征

海泡石原礦、精礦及改性海泡石的比表面積、孔容及其孔徑分布結(jié)果列于表1。

表1 比表面積、孔容及其孔徑分布測(cè)定結(jié)果

由表1可知，海泡石經(jīng)提純后，比表面積與孔容在一定范圍內(nèi)增大，但增幅有限。經(jīng)酸和水熱改性后，比表面積和孔容進(jìn)一步增大。可見，海泡石的預(yù)處理與改性能顯著改變海泡石的微觀孔道結(jié)構(gòu)。改性后的海泡石孔容增大、比表面積增大，吸附效果較原礦海泡石好，經(jīng)13%的鹽酸改性后的海泡石比表面積和總孔容相對(duì)來說較大，其吸附VOCs的量較高。水熱改性后的海泡石樣品的孔徑分布較海泡石原礦來說未發(fā)生明顯改變，主要集中在3～5 nm；但經(jīng)10%和13%鹽酸改性后的海泡石樣品的孔徑分布發(fā)生變化，孔徑集中分布在1.423 nm左右，說明其樣品微孔較多[12-13]，而微孔環(huán)境更適合對(duì)VOCs的吸附與貯存。綜上所述，13%的鹽酸改性海泡石吸附VOCs提高量較大，可以作為海泡石的最優(yōu)改性條件。

2.1.2 X射線衍射(XRD)

對(duì)海泡石原礦、海泡石精礦、水熱改性后的海泡石和鹽酸改性后的海泡石分別進(jìn)行了X射線衍射，結(jié)果如圖2所示。

圖2 海泡石樣品XRD圖譜Fig.2 XRD patterns of sepiolite samples

由圖2可以看出，海泡石的特征衍射峰分別在7.30°，18.7°，29.4°處；經(jīng)過酸改性處理后的樣品，43.3°，47.5°和48.6°處的方解石特征峰消失，31.9°處白云石特征峰消失，36.0°處滑石特征峰消失，這說明海泡石原礦品質(zhì)比較低，含有大量雜質(zhì)；經(jīng)提純后的海泡石精礦和改性后的海泡石樣品中雜質(zhì)成分明顯減少。

2.1.3 掃描電子顯微鏡(SEM)

圖3為海泡石原礦、酸改性海泡石和水熱改性海泡石樣品的SEM圖。圖3 a)中，海泡石原礦表面排列較為緊密的是纖維束集合體，不規(guī)則狀的為方解石等雜質(zhì)。由圖3 b)和圖3 d)可知，酸改性的海泡石纖維束變得雜亂，表面雜質(zhì)明顯減少，孔道相對(duì)通暢。酸改性不僅能夠除雜，還會(huì)使海泡石表面性質(zhì)發(fā)生變化，使其內(nèi)部通道更為通暢，比表面積由6.218 m2/g增加為 62.205 m2/g。圖3 c)則是水熱改性將海泡石纖維束解離，從而增加其比表面積，所以改性后的海泡石在吸附實(shí)驗(yàn)中可以使丙酮等典型VOCs更加順暢地進(jìn)入海泡石的孔道中，從而增加吸附量，并且經(jīng)13%鹽酸改性后海泡石的吸附效果較水熱改性后的海泡石更好。

圖3 海泡石改性前后的SEM圖Fig.3 SEM diagram before and after sea foam modification

2.2改性海泡石靜態(tài)吸附

2.2.1 酸改性海泡石對(duì)丙酮的吸附效果

考察分別經(jīng)4%，7%，10%，13%和15%的硝酸、鹽酸和硫酸浸漬改性4 h的海泡石對(duì)丙酮的靜態(tài)吸附量的提高率(簡(jiǎn)稱吸附提高率)，如圖4所示。進(jìn)一步考察了經(jīng)13%的鹽酸浸漬(改性)不同時(shí)間(2，4，6，8，12，24 h)的海泡石對(duì)丙酮靜態(tài)吸附提高率，如圖5所示。

圖4 不同種類和濃度的酸對(duì)海泡石改性后對(duì)丙酮的靜態(tài)吸附提高率Fig.4 Effects of different acid species and concentration on the adsorption rate of acetone adsorbed on modified sepiolite

圖5 不同浸漬時(shí)間對(duì)丙酮吸附提高率的影響Fig.5 Effects of different times on the adsorption rate of acetone adsorbed on modified sepiolite

研究結(jié)果表明，海泡石精礦對(duì)丙酮的吸附量為7.39 mg/g。由圖4可知，3種酸改性海泡石對(duì)丙酮的吸附效果改善比較大的均是13%的酸，其中，鹽酸改性后的海泡石吸附效果提高最明顯(提高率達(dá)到579.6%，吸附量為50.22 mg/g)，其次是硫酸，最后為硝酸。

由圖5可知，海泡石經(jīng)13%的鹽酸浸漬(改性)12 h時(shí)對(duì)丙酮的吸附量最佳，達(dá)到54.41 mg/g，與海泡石精礦對(duì)丙酮的吸附量7.39 mg/g相比，吸附提高率高達(dá)674%。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，浸漬(改性)時(shí)間延長(zhǎng)至24 h后，改性海泡石的吸附效率變化不大，考慮到時(shí)間因素，確定經(jīng)13%的鹽酸浸漬(改性)12 h的海泡石對(duì)丙酮的靜態(tài)吸附效果最好。

2.2.2 水熱改性海泡石對(duì)丙酮的吸附效果

在不同改性溫度、浸漬時(shí)間下，改性的海泡石對(duì)丙酮的靜態(tài)吸附提高率如圖6所示。

圖6 不同水熱溫度、時(shí)間改性海泡石對(duì)丙酮吸附提高率Fig.6 Effect of different water heat temperature and time modified sepiolite on adsorption rate of acetone

由圖6可知，水熱改性溫度為140 ℃時(shí)，浸漬(改性)4 h的吸附效果較好，吸附提高率為137.7%；水熱溫度為170 ℃時(shí)，浸漬(改性)4 h的吸附效果較佳，吸附提高率為214.0%；水熱溫度為200 ℃時(shí)，浸漬(改性)4 h的吸附效果較好，吸附提高率為166.6%。水熱改性溫度為170 ℃時(shí)，在浸漬(改性)10 h后雖然吸附效率突然升高，但持續(xù)時(shí)間很短，不能達(dá)到工業(yè)應(yīng)用的目的。 同時(shí)，本實(shí)驗(yàn)主要在夏季干燥時(shí)期進(jìn)行，故未考慮水分子的誤差影響，在今后的實(shí)驗(yàn)中會(huì)考慮水分子對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的影響。

綜上所述，水熱溫度為170 ℃、浸漬(改性)4 h后的海泡石對(duì)丙酮的吸附量為7.39 mg/g，水熱改性效果能達(dá)到23.20 mg/g，這是由于改性能夠使海泡石內(nèi)部孔道更豐富，吸附能力進(jìn)一步提高。

2.3動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究

2.3.1 丙酮標(biāo)準(zhǔn)曲線

取5種不同濃度的標(biāo)氣進(jìn)行丙酮標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。通過控制通入氣量的大小來控制丙酮濃度，所得丙酮標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖7所示。

圖7 丙酮標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.7 Standard curve of acetone

丙酮標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為A(峰面積)=56.92×C(VOC進(jìn)氣濃度)，R2=0.999 38。符合要求。

2.3.2 吸附曲線

利用市售海泡石吸附劑(RT-2)，在氣體流量為1.25 L/min、進(jìn)口質(zhì)量濃度為11.29 mg/L、吸附柱溫度為20 ℃、吸附劑質(zhì)量為2.986 8 g條件下，進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，并繪制丙酮吸附曲線，如圖8所示。

圖8 20 ℃ RT-2型吸附劑丙酮吸附曲線Fig.8 Adsorption acetone curve of RT-2 adsorbent at 20 ℃

由圖8可以看出，吸附曲線出現(xiàn)先下降后上升的拋物線形狀，其原因可能是吸附劑用量較少、丙酮進(jìn)氣濃度較高，或載氣流量較大所致。有專家認(rèn)為，當(dāng)出口丙酮濃度達(dá)到進(jìn)氣濃度的95%時(shí)，視為吸附劑失效，吸附達(dá)到飽和[14-16]。

2.3.3 丙酮進(jìn)氣濃度對(duì)吸附過程(吸附曲線)的影響

當(dāng)吸附溫度為30 ℃、吸附劑質(zhì)量為3 g、氣體流量為1.25 L/min時(shí)，不同丙酮進(jìn)氣濃度下，2種吸附劑的飽和吸附時(shí)間與平衡吸附量數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 不同丙酮進(jìn)氣濃度下的吸附參數(shù)值

由表2可以看出，當(dāng)吸附溫度與氣體流量一定時(shí)，隨著丙酮進(jìn)氣濃度的增加，2種吸附劑的平衡吸附量均隨之增加，且市售海泡石吸附劑(RT-2)的平衡吸附量較其對(duì)應(yīng)的自制海泡石吸附劑大，吸附飽和時(shí)間長(zhǎng)。分析其原因可能是本實(shí)驗(yàn)所用自制海泡石吸附劑為粉體，在吸附過程中與丙酮的接觸表面積小于成型的RT-2型吸附劑，因此本實(shí)驗(yàn)后續(xù)將自制成型海泡石吸附劑，以期達(dá)到更滿意的吸附效果。改性海泡石對(duì)丙酮具有一定的吸附量，加之其成本廉價(jià)、資源廣闊，具有潛在開發(fā)利用價(jià)值[17]。

2.3.4 吸附溫度對(duì)吸附過程(吸附曲線)的影響

在氣體流量為1.25 L/min，進(jìn)口質(zhì)量濃度為11.31 mg/L，吸附柱溫度分別為20，30和40 ℃，吸附劑質(zhì)量為3 g的條件下，考察吸附溫度對(duì)吸附過程的影響，見圖9。

圖9 不同吸附溫度時(shí)2種海泡石的丙酮吸附曲線Fig.9 Acetone adsorption curve of two kinds of sea foam at different adsorption temperature

圖9表明，對(duì)于RT-2型海泡石吸附劑，20 ℃時(shí)的吸附飽和時(shí)間為200 min，平衡吸附量為189.20 mg/g；30 ℃時(shí)吸附飽和時(shí)間為175 min，平衡吸附量為174.68 mg/g；40 ℃時(shí)吸附飽和時(shí)間為168 min，平衡吸附量為156.96 mg/g。對(duì)于自制海泡石吸附劑， 20，30，40 ℃時(shí)的吸附飽和時(shí)間和平衡吸附量分別為114 min， 43.04 mg/g； 88 min， 40.23 mg/g； 75 min， 29.20 mg/g。由此可知，在保持丙酮進(jìn)氣濃度與氣體流量一定下，吸附溫度越高，吸附飽和時(shí)間越短，平衡吸附量越低，說明此吸附過程為放熱過程。該結(jié)果與宿程遠(yuǎn)等[18]的研究結(jié)果一致。由于丙酮在溫度升高過程中會(huì)產(chǎn)生脫附現(xiàn)象，因此，本課題會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行放熱過程的理論驗(yàn)證工作。

2.3.5 吸附動(dòng)力學(xué)

用自制海泡石吸附劑進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)探究，參數(shù)如下：自制吸附劑質(zhì)量為1.043 1 g，丙酮進(jìn)氣質(zhì)量濃度為31.92 mg/L，氣體流量為1.25 L/min，吸附柱溫度為30 ℃，測(cè)得平衡吸附量為42.36 mg/g。

Lagergren一級(jí)吸附速率方程[19]為

dqt/dt=k1(qe-qt) ，

(1)

式中：qe為最大吸附量(mg/g)；k1為吸附速率(L/min)；qt為t時(shí)刻吸附劑的吸附量(mg/g)。

以時(shí)間t為橫坐標(biāo)，lg(qe-qt)為縱坐標(biāo)作圖，若圖線為直線，則吸附機(jī)理符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。

二級(jí)吸附速率方程為

dq/dt=k2(qe-qt)2，

(2)

式中:qe為最大吸附量(mg/g)；k2為吸附速率(L/min)；qt為t時(shí)刻吸附劑的吸附量(mg/g)。

以時(shí)間t為橫坐標(biāo)，t/qt為縱坐標(biāo)作圖，得到一條直線，二級(jí)吸附速率方程可以很好地描述整個(gè)吸附過程。

圖10和圖11分別為一級(jí)吸附速率方程圖和二級(jí)吸附速率方程圖。

2個(gè)方程的R2分別為0.980和0.943，由此可知，本次實(shí)驗(yàn)吸附過程符合吸附動(dòng)力學(xué)理論，二級(jí)吸附速率方程所得到的平衡吸附量與實(shí)際平衡吸附量比較接近。表3為 Lagergren 一級(jí)、二級(jí)吸附速率方程的回歸數(shù)據(jù)。雖然一級(jí)吸附速率方程的回歸數(shù)據(jù)較二級(jí)吸附速率更大，但是相差不大，考慮到二級(jí)平衡吸附量更接近實(shí)際平衡吸附量，因此認(rèn)為該過程更符合二級(jí)吸附速率方程。

圖10 一級(jí)吸附速率方程圖Fig.10 First-order adsorption rate equation line

圖11 二級(jí)吸附速率方程圖Fig.11 Second-order adsorption rate equation line

實(shí)驗(yàn)參數(shù)qe/(mg·g-1)Lagergren一級(jí)k1/(L·min-1)qe/(mg·g-1)R2Lagergren二級(jí)k1/(L·min-1)qe/(mg·g-1)R2數(shù)值42.361.72453.410.9801.24445.0250.943

3 結(jié) 論

1)13%鹽酸改性12 h的海泡石吸附劑對(duì)丙酮的吸附效果最好，吸附量達(dá)54.41 mg/g。

2)水熱溫度為170 ℃、改性4 h的海泡石對(duì)丙酮的吸附量較酸改性低，但高于海泡石原礦，吸附量可達(dá)23.20 mg/g。

3)對(duì)海泡石采用酸和水熱改性的方式進(jìn)行處理后，改性海泡石的實(shí)際丙酮平衡吸附過程均符合Lagergren二級(jí)吸附速率方程。由于丙酮在溫度升高過程中會(huì)產(chǎn)生脫附現(xiàn)象，因此本課題會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行放熱過程的理論驗(yàn)證工作。

4)表征結(jié)果表明，酸改性使海泡石比表面積增大，雜質(zhì)降低，孔道更順暢，利于丙酮的吸附，能夠顯著提高海泡石原礦對(duì)丙酮的吸附效率。

5)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，海泡石對(duì)丙酮的吸附為放熱過程，但其粉體結(jié)構(gòu)對(duì)吸附效率有一定的影響。今后會(huì)進(jìn)一步完善最佳改性條件，并對(duì)粉體吸附劑進(jìn)行成型設(shè)計(jì)，以期達(dá)到更高的吸附效率和吸附時(shí)間；同時(shí)，將進(jìn)一步研究有其他VOCs氣體組分存在時(shí)改性海泡石對(duì)丙酮的吸附效率。

丙酮溶劑廣泛應(yīng)用于制藥過程中，具有應(yīng)用量大、易揮發(fā)、難降解的特性，若采用傳統(tǒng)的吸收法吸收，往往因吸收劑飽和時(shí)間過短，導(dǎo)致吸收效果不佳。但改性海泡石對(duì)于丙酮的吸附，尤其是高濃度丙酮的吸附具有顯著效果。因此，對(duì)制藥行業(yè)高濃度丙酮溶劑的回收，改性海泡石吸附法較吸收法具有更廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。

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Study on adsorption characteristics of modified sepiolite to acetone

HAN Jing, DUAN Erhong, YIN Likun, REN Ailing, GUO Bin, LIU Renping

(School of Environmental Science and Engineering, Hebei University of Science and Technology, Shijiazhuang, Hebei 050018, China)

In order to solve the problems of typical VOCs acetone from the pharmaceutical industry such as being volatile and difficult to be degraded, the performance and characterization of modified sepiolite adsorbed acetone are studied. The results show that: 1) Hydrochloric acid modified sepiolite of 13% (mass concentration) has the best adsorption effect for acetone after 12 h. The adsorption capacity is 54.41 mg/g. 2) Modified sepiolite with hydrothermal temperature of 170 ℃ has the adsorption effect for acetone which can reach 23.20 mg/g. 3) The sepiolite modified by acid and hydrothermal for the actual acetone equilibrium adsorption process is in accord with the Lagergren secondary adsorption rate equation. 4) The representation result shows that acid modification makes specific surface area larger, impurity less, and channels of the sepiolite more smooth, which is beneficial to the adsorption of acetone. The study proposes a new process route for acetone pollution which has broad industrial application prospect in industrial and catalysis field.

air pollution prevention and control engineering; VOCs; acetone; sepiolite; modification; adsorption method

1008-1534(2017)05-0381-08

2017-05-19;

2017-06-11；責(zé)任編輯：王海云

國家環(huán)保部示范項(xiàng)目(2014BAC23B04-03)；河北省科技支撐項(xiàng)目(16273705D)

韓 靜(1978—)，女，河北保定人，講師，博士，主要從事大氣污染控制工程方面的研究。

E-mail:hgxhjj@163.com

X5

：Adoi: 10.7535/hbgykj.2017yx05012

韓 靜，段二紅，尹麗鯤，等.改性海泡石對(duì)丙酮的吸附特性研究[J].河北工業(yè)科技,2017,34(5):381-388. HAN Jing, DUAN Erhong, YIN Likun, et al. Study on adsorption characteristics of modified sepiolite to acetone[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2017,34(5):381-388.