ZnNO32改性多孔碳的制备及其吸附液蜡油中芳烃的研究

Zn N03 2改性多孔碳的制备及其吸附 液蜡油中芳炷的研究 肖杨毛佳宇黄仪永王仔祎杨正敏 中南民族大学化学与材料科学学院催化材料科学国 家民委-教育部重点实验室 摘要 为探讨Zn N03 2改性多孔碳的制备以及其对液蜡油中芳炷的吸附性能，以三聚 氤胺为氮源，柠檬酸钙为碳源，硝酸锌为造孔剂，制备了多孔碳材料.利用氮气 吸附/脱附、XRD、FT-IR SEM、拉曼光谱等对产物的形貌和结构进行了表征，并 探讨了多孔碳对液蜡油中芳炷的吸附行为.结果表明硝酸锌改性的多孔碳材料 具有更高的比表面积827. 5广，并较液蜡油中的芳炷具有更好的吸附性 能吸附量qe高达32.45 mg - g1,远高于商业活性碳、硅胶和10X分子筛. 关键词 液蜡油；多孔碳;吸附; 作者简介肖杨1974-，男，副教授，博士，研究方向催化反应工程， Emailxiaoyangmail. scuec. edu. cn 收稿日期2017-02-28 基金湖北省自然科学基金资助项目BZY16022 Preparation of Zn N03 2 Modified Porous Carbon and Its Adsorption of Aromatic Hydrocarbons in Liquid Wax Oil Xiao Yang Mao Jiayu Huang Yiyong Wang Ziyi Yang Zhengmin Key Laboratory of Catalysis and Material Science of the State Ethnic Affairs Commission Ministry of Education, College of Chemistry and Materials Science, South-Central University for Nationalities; Abstract In order to investigate the preparation of Zn N03 2 modified porous carbon and its adsorption on aromatic hydrocarbons in liquid wax oil, the porous carbon material was prepared by using melamine as nitrogen source, calcium citrate as carbon source and zinc nitrate as pore-ing agent. The morphology and structure of the carbon materials were characterized by N2 adsorption/desorption, XRD, FT-IR, SEM and Raman spectra. The adsorption behavior of aromatic hydrocarbon in the liquid wax was also investigated. The results showed that the zinc nitrate modified porous carbon possessed a higher specific surface area 827. 5 m2, gand better adsorption perance adsorption capacity qeup to 32.45 mg gthan aromatic hydrocarbon in the liquid wax, which was much higher than commercial activated carbon, silica gel and 10 X molecular sieve. Keyword liquid wax; porous carbon; adsorption; Received 2017-02-28 液蜡油是种重要的化工基础原料，由它可以制备出一系列的化工产品，如氯 化石蜡、农药乳化剂、皮革、塑料增塑剂、化肥添加剂及化妆品等.国内主要通 过尿素脱蜡和分子筛脱蜡这两种方法生产液蜡油，其中芳炷含量高会影响产品 的色泽、稳定性和pH值等，故去除液蜡油中的芳香炷化合物具有重要的意义. 目前去除芳炷的方法有加氢脱芳、发烟硫酸精制脱芳、吸附、离子液体和低共 熔溶剂.其中吸附法是通过吸附剂和液蜡油中的芳香炷化合物之间发生化学反应 形成配合键或离子键而将液蜡油中芳香炷分离出来，具有能耗低、设备腐蚀小、 价格低廉、操作简便及高效率等优点而备受关注旦.吸附过程中选择高性能多孔 吸附剂尤为重要，它具有超高的比表面积、大的孔隙率、优越的化学稳性与机械 稳定性及独特的导电性能，是一种吸附性能优良的材料也，被广泛用于气体分 子、有机污染物、重金属离子等的吸附[3,4]. 本文先通过以水为溶剂热反应里El制备了多孔碳前驱体，经过高温碳化、盐酸 浸泡、水洗，最终得到产品，并探讨了其形成机理和其对液蜡油中芳香炷的吸附 性能.三聚氤胺具有较高的含氮量以及较高的氨基活性在反应中充当氮源in；柠 檬酸钙既是碳源，也是模板剂，还提供羟基、蔑基等极性基团;硝酸锌在反应中 起到制孔剂和稳定碳骨架的作用，可以增大材料的比表面积和丰富材料的孔结 构.混合物中芳炷的吸附选择性取决于不饱和炷和芳香族化合物之间的丸-丸相 互作用，以及材料中电子受体极性基团的存在，因为这些基团对芳香族化 合物有更高的亲和力堕.与Fuertes等2次焙烧生成氮掺杂多孔碳材料相比, 本文采用一步水热合成氮掺杂前驱体，操作更加简便. 1实验部分 1. 1试剂和仪器 300液蜡油其芳燃的主要成分是烷基苯和烷基荼，芳炷含量质量分数＜13, 由江苏淮安清江石化提供，三聚氤胺C3H6N6,分析纯、六水合硝酸锌［Zn NO3 2・6凡0,分析纯］、浓盐酸分析纯，质量浓度3638、乙醇C2H60, 分析纯、2, 2, 4-三甲基戊烷［CH3 2CHCH2C CH。3］、活性炭、10X分子筛 均购于国药集团化学试剂有限公司，柱层析硅胶购于上海品嘉实验室耗材实业 有限公司，柠檬酸钙四水合物C12HloCa3O14 - 4H20,分析纯，阿拉丁. 热分析仪TG, Netzsch STA 449C,傅里叶变换红外光谱仪FT-IR, Nexus 470 , X光电子能谱XPS, Multilab 2000,物理化学吸附仪BET, Micromeritics, ASAP 2020 型，X-射线粉末衍射仪XRD, Bruker advance D8 型,高分辨场发射电子显微镜SEM, Hitachi Su801,拉曼光谱Raman, DXR,紫外-可见分光光度计UV-2550型，日本岛津. 1.2样品的制备 取0