耐高温高湿的柱撑蒙脱石构筑及其吸附VOCs机理研究

Volatile organic compounds (VOCs) is a key precursor of atmospheric combined pollution and photochemical smog, more and more scholars’ attention has been attracked for its control techology. In this study, reserves-abundant and price-moderate bentonite is used as basic material, polyhydroxy metal cations are used as pillared agent, and surfactants with different characteristics are screened and used as modifiers to construct organic bentnite layer sturcture with different features to treatment VOCs with high temperature and humidity. The influences of organic bentonite on adsorption capacity improvement for VOCs, as well as the structure of organic bentonite and funtional regulation are investigated, the sturcture activity relationship between adsorption capacity and organic bentonite is disccused, and the mechanism of VOCs adsorption behavior and process is explored to provide guidance for the development of efficient organic bentonite adsorbents...

挥发性有机物（VOCs）是形成大气复合污染和产生光化学烟雾的关键前驱物之一，其控制技术研究引起越来越多学者的关注。针对高温高湿有机废气，以储量丰富、价格低廉的蒙脱石为基础材料，以聚合羟基金属阳离子为柱撑剂，筛选具有不同特征结构的表面活性剂作疏水改性剂，构造不同特征的蒙脱石层间结构，重点关注蒙脱石对高温高湿条件下VOCs吸附能力提高、有机蒙脱石的结构和功能调控等关键科学问题，探索有机蒙脱石吸附VOCs的构效关系，探讨其对VOCs吸附行为和吸附过程的作用机理，为高效蒙脱石基吸附材料的研发提供指导。

随着国民经济快速发展，挥发性有机化合物（VOCs）已经成为目前我国重点城市群和重点区域大气复合污染的重要前体物之一，对自然环境和人体健康造成严重危险。吸附法是处理 VOCs 的一种有效方法，但吸附剂的性能有待改性。本项目完成了合成方法优化研究、构效关系及吸附机理研究，开发了多个具有优异吸附性能的蒙脱石基吸附材料。（1）溶胶凝胶法制备硅柱撑蒙脱石工艺的条件优化，在水浴反应的条件下利用溶胶凝胶法合成硅溶胶柱化剂并制备硅基柱撑蒙脱石，发现了以离心方法的硅基柱撑蒙脱石优于常规的抽滤。通过静态吸附实验测试了硅基柱撑蒙脱石的吸附甲苯性能，吸附容量能达到370mg/g。而同样的条件下，钙基蒙脱石和钠基蒙脱石对甲苯的吸附容量分别为55 mg/g和50 mg/g。（2）多孔蒙脱土异构材料的制备及优化：研究了制备过程中的有机化分配比、中性胺种类、焙烧时间、焙烧温度等因素对合成的多孔蒙脱石异构材料的影响，发现以十八烷胺为中性胺种制备的多孔蒙脱石异构材料，对甲苯吸附容量可达394.8mg/g。（3）柠檬酸剥离蒙脱石吸附材料的制备与优化：首次发现柠檬酸热分解对蒙脱石的剥离作用，纳米二维材料Mt5-CA10是一种有潜力的吸附剂与催化剂载体。本项目取得了一些研究成果，发表SCI论文1篇，获广东省科技进步二等奖1项，项目执行期间申请国家发明专利3项。所有的预期目标及成果均已基本完成。项目研究成果可为蒙脱石吸附材料性能的改善提供理论基础和参考案例。