活性炭吸附二氧化碳性能的研究
《有机胺固体吸附剂的制备及其吸附二氧化碳性能研究》
《有机胺固体吸附剂的制备及其吸附二氧化碳性能研究》一、引言随着全球气候变化问题的加剧，二氧化碳排放的减少与处理成为了当前研究的热点。
有机胺固体吸附剂因其在吸附二氧化碳方面具有显著的效果和广泛的应用前景，已成为近年来研究的重点。
本文旨在研究有机胺固体吸附剂的制备方法，并对其吸附二氧化碳的性能进行深入探讨。
二、有机胺固体吸附剂的制备1. 材料与设备制备有机胺固体吸附剂所需的材料包括有机胺类化合物、活性炭、多孔硅胶等。
设备主要包括烘箱、搅拌器、反应釜等。
2. 制备方法首先，将活性炭或多孔硅胶进行预处理，以提高其比表面积和吸附性能。
然后，将预处理后的载体与有机胺类化合物在适当的温度和压力下进行反应，形成具有良好吸附性能的有机胺固体吸附剂。
三、吸附性能研究1. 实验方法采用静态吸附法对有机胺固体吸附剂的吸附性能进行研究。
在恒温条件下，将吸附剂与二氧化碳混合，测定其吸附量随时间的变化。
同时，通过改变温度、压力等条件，探讨不同因素对吸附性能的影响。
2. 结果与讨论（1）实验结果通过实验，我们发现在一定的温度和压力条件下，有机胺固体吸附剂对二氧化碳的吸附量随时间逐渐增加，达到一定时间后趋于稳定。
此外，我们还发现温度和压力对吸附性能有显著影响。
随着温度的升高，吸附量逐渐降低；而随着压力的增加，吸附量逐渐增加。
（2）结果讨论根据实验结果，我们可以得出以下结论：首先，有机胺固体吸附剂对二氧化碳具有良好的吸附性能；其次，温度和压力是影响吸附性能的重要因素；最后，不同制备方法可能影响吸附剂的孔隙结构和比表面积，从而影响其吸附性能。
因此，优化制备方法对提高有机胺固体吸附剂的吸附性能具有重要意义。
四、结论与展望本研究成功制备了具有良好二氧化碳吸附性能的有机胺固体吸附剂，并对其吸附性能进行了深入研究。
实验结果表明，该吸附剂在一定的温度和压力条件下具有较高的二氧化碳吸附量。
同时，我们还发现温度和压力是影响吸附性能的重要因素。
然而，本研究的成果仅为初步研究，仍有许多问题需要进一步探讨。
活性炭表面化学性质对二氧化碳吸附平衡的影响
把 氢氧化 钾 活化 的石 油焦基 活性炭进 行 浓硫 酸 氧化 ， 并对 氧化物 进行 热处理 ， 得到 不
同氧含 量 的活性 炭 ， 并用 氮气物理 吸 附和 Ｘ Ｓ对 活 性炭 的孔及 其 表 面化 学官 能 团进 行 了表征 ． Ｐ 研
究 了二 氧化碳 在 不 同氧含 量活性炭 上 的吸 附平衡容 量 随温度 的 变化 以及 氧含 量对 于二氧化 碳吸 附 容量 的影 响． 结果 表 明 ： ２ 在 ５℃～１ ５℃和 ０ ０ １ＭＰ １ ５ＭＰ ７ ． ０ ａ ． ａ的范 围 内， 氧化碳 在 活性炭 上 二
关键 词 活性 炭 ， 面化 学结构 ， 表 孔分 布 ， 氧化碳 吸 附 二
中图分类 号 ＴＱ４ ４ ２
０ 引 言
基于 化石燃 料导 致 的二 氧化 碳温 室气体 的过度 排放 ， 已被 证实是 全球 变暖 的主要 原 因．１ 了避 免 １除
化石 燃料 的使用 和 提 高化 石 燃料 的利 用 效率 外 ， 二 氧化碳 的捕集 、 离 、 分 回收和储 存将成 为减 少二 氧化 碳 排放 的主要 途径 ． 二氧 化 碳 的 分离 和捕 集 方 法 主 要有 ： 溶剂 吸 收法 ｌ 、 附法 、 ＿ 吸 ２ ］ ｊ 膜分 离 法 ｌ 及 各 种 ＿ ４ ］ 分离技术 的耦 合法 等 ， 中 吸附法具 有能耗 低 、 其 适 应性 好 、 自动 化操作 和不 使用溶 剂 等优点 ｌ ， 非 可 ＿ 是 ６ ］
量 ， 力 范 围 为 ０ ０ １ＭＰ １ ５ＭＰ ． 压 ． ０ ａ ． ａ
处理 ， 制备 得到氧 含 量不 同但 孔 隙结 构 相 同的 活性 炭 ， 究 了表面化 学 官 能 团对 于 二 氧化 碳 吸 附性 能 研
的影 响．
活性炭吸附二氧化碳性能的研究
活 性 炭 吸 附 二氧 化碳 性 能 的研 究
张 丽丹 王 晓 宁 韩春 英 郭坤 敏
（ ． 京 化 工 大 学 理 学 院 ，北 京 １ ０２ ； ． 化 研 究 院 一 所 ，北 京 １北 ００９ ２ 附 法 研 究 了活 性 炭 吸 附剂 在 二 氧 化 碳 ／ 气 体 系 中对 二 氧 化 碳 的 动 态 吸 附性 能 ， 采 氮 比较 了 其
为 ２ ５ ． 高 为 ０ ９～１ ０ ｍ 的 圆柱 状， 在 ． ～２ ７ｃ ｍ， ． ． ｃ 再
一
道 ［， ３ 用一 定浓度的 Ｃ ２ Ｍｇ ］ ａ 、 ２ ｃ ２ 和 ｕ 的醋酸溶
液 浸 渍煤基 活性 炭 ， 渍后 对 二 氧 化 碳 的 吸 附性 能 浸 影 响较 小。 王 重 庆 等 人Ｈ 采 用 硝 酸 和 双 氧 水 加 醋 Ｊ
吸 附 量 、 附穿 透 曲线 和 吸 附性 能 的 差异 ， 究 了 活性 炭 的 比表 面积 、 径 分 布 及 表 面 官 能 团对 其 二 氧 化 碳 吸 附 性 吸 研 孔 能 的 影 响 。 结 果 表 明 。 料 煤 的性 质 影 响 活性 炭 对 二 氧 化 碳 的 吸 附性 能 ； 氧 化 碳 的 吸 附 量 与 吸 附 剂 的 比表 面 积 、 原 二 孔 径 分 布 有 关 。 孔径 分 布 是 主 要 的 因 素 。 吸 附剂 的 孔 径 分 布 在 ０ ５ １７ ｍ 范 围 内 时 ， 利 于 对 二 氧 化 碳 的 吸 但 ． ～ ．ｎ 有
维普资讯
第３ ４卷 第 １期
２０ ０７正
北 京 化 工 大 学 学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＥＩＩ ０Ｆ Ｂ ＪＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ０Ｆ ＣＨＥＭ Ｉ ＣＡＬ ＴＥ ＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
活性炭材料的制备及其吸附性能研究
活性炭材料的制备及其吸附性能研究活性炭是一种高效的吸附材料，广泛应用于工业领域和环保中。
其制备过程复杂，其中关键是制备方法和材料特性的控制。
本文将介绍活性炭的制备及其吸附性能的研究进展。
一、活性炭的制备方法活性炭的制备方法多种多样，如物理法、化学法和物化法等。
物理法是利用高温和特殊气氛，将无机原材料直接聚集成炭，其制备过程简单，但性能相对差。
化学法是将有机高分子或碳素化合物在特定条件下进行裂解或氧化后，得到炭材料。
物化法是结合物理和化学原理，在制备过程中控制原料和反应条件，以获得理想的炭材料。
二、活性炭的制备材料活性炭的制备原料多种多样，包括木屑、竹材、果壳等天然原材料，也包括聚丙烯、聚氨酯、纤维素等人工高分子。
材料种类不同，会影响活性炭的孔径大小和吸附性能。
例如，天然原材料产生的活性炭多为微孔，吸附能力较强；而人工高分子制备的活性炭多为介孔或大孔，吸附能力相对较弱。
三、活性炭的吸附性能活性炭的吸附能力主要取决于其孔径分布、表面性质和晶体结构等因素。
不同孔径大小的活性炭对不同物质的吸附效果也不同。
例如，微孔活性炭对小分子有机物质具有较强的吸附作用，而介孔或大孔活性炭对大分子有机物具有更好的吸附性能。
此外，活性炭表面化学性质的不同也会导致其吸附性能的差异。
一般而言，具有氨基、羟基、羧基等官能团的活性炭吸附能力会更强。
四、活性炭的应用由于其吸附能力和环保性质，活性炭广泛应用于水处理、空气净化等领域，同时也被用作电容器、电极材料等电子制品中。
在水处理方面，活性炭可以去除水中的有害物质，如重金属离子、有机物、药物等，提高水的质量和纯度。
在空气净化方面，活性炭可以去除甲醛、苯、二氧化硫等有害气体，改善人们生活环境。
总之，活性炭材料的制备及其吸附性能的研究是一个重要的领域。
通过不断探索材料特性和优化制备工艺，可以获得更具吸附能力和应用价值的活性炭，促进其在各个领域的应用。
活性炭对CO2的吸附及动力学研究
２ ０ １ ３年 １ ２月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Ｊｏ ｕｒ ｎａｌ ｏ ｆ Ｃｅ ｎｔ ｒ ａ ｌ Ｓｏｕｔ ｈ Ｕ ｎｉ ｖｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏｆ Ｆｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｙ＆ Ｔｅ ｃ ｈｎｏｌ ｏｇ ｙ
、 ， ｏ １ ． ３ ３ Ｎ０ ． １ ２
Ｄ吸附及动力学研 究
简相坤 ， 刘石彩
（ １ ． 中国林业科 学研 究院 林产化 学工业研 究所 ，江 苏 南京 ２ １ ０ ０ ４ ２ ；２ ． 江苏省生物质 能源与材料 重点实验 室，江
苏 南京 ２ １ ０ ０ ４ ２ ） 摘 要 ：研 究 不 同温 度 和 流 量 下活 性 炭 对 Ｃ Ｏ 的吸附容量，并对 Ｃ Ｏ 在 活 性 炭 内 的 扩 散 行 为 和 吸 附 动 力 学 进 行
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈｅ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃ０，ａ ｔ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｌｏ ｆ ｗ ｏ ｎ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｓ ．ｄ ｉ ｆ ｆ ｕｓ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｈａ ｖ ｉ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ａ ｄ ｓ ｏ ｒ ｐｔ ｉ ｏ ｎ
（ １ ． Ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｌ ａ ｂ ． ｆ ｏ ｒ Ｂ ｉ ｏ ｍａ ｓ ｓ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ ， ＣＡ Ｆ ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ
二氧化碳吸附材料的研究与开发
二氧化碳吸附材料的研究与开发二氧化碳（CO2）是一种强效的温室气体，对全球气候变化和环境保护具有重要意义。
为了减少二氧化碳的排放和碳捕集与储存技术的发展，二氧化碳吸附材料的研究与开发变得越来越重要。
一、二氧化碳吸附材料的种类目前，可用作二氧化碳吸附材料的种类主要包括金属有机骨架材料（MOFs）、多孔纳米材料、介孔材料、离子液体、活性炭等。
这些材料的共同特点是具有大量的 pore 空间和表面积，可以通过化学吸附或物理吸附的方式来去除二氧化碳。
MOFs 是一种新兴的多孔材料，由金属离子和有机配体构成的三维网状结构。
与其他材料相比，MOFs 具有更高的比表面积和更多的 pore 空间，因此在二氧化碳吸附方面具有很大的潜力。
多孔纳米材料、介孔材料和活性炭也被广泛用于二氧化碳捕集和储存。
二、二氧化碳吸附材料的性能及其影响因素二氧化碳吸附材料的性能主要包括吸附容量、选择性、稳定性和再生性等。
吸附容量是指吸附材料能够吸附的二氧化碳质量，而选择性则是指该材料对二氧化碳的选择性。
稳定性和再生性则是指材料在多次循环使用后的性能稳定性和再生能力。
这些性能受材料结构、表面性质、孔结构和工作条件等因素的影响。
三、二氧化碳吸附材料的应用二氧化碳吸附材料的应用包括 CO2 捕获、 CO2 储存、 CO2 分离等。
CO2 捕获是指将二氧化碳从气体中分离出来，常用于化石能源发电、农业、化学工业等领域。
CO2 储存是指将 CO2 气体储存在地下或海洋等地下层中，以防止其进一步排放到大气中引起温室效应。
CO2 分离则是指将含有 CO2 的气体分离成纯净的二氧化碳和其他气体，常用于工业领域的气体分离和精细化学品制备。
总的来说，二氧化碳吸附材料具有非常广泛的应用前景，可以为全球环境保护和经济发展做出积极的贡献。
未来，随着新型材料的研究和开发，二氧化碳吸附技术将更加成熟，应用领域也将更加广泛。
新型二氧化碳捕集材料的制备及性能研究
新型二氧化碳捕集材料的制备及性能研究随着全球气候变化和环境问题的不断加剧，人们开始寻找减少二氧化碳排放的方法。
其中一种方法是利用新型二氧化碳捕集材料对二氧化碳进行捕集和存储，从而实现减少温室气体排放的目的。
本文将介绍一些新型二氧化碳捕集材料的制备及性能研究。
一、新型二氧化碳捕集材料的种类新型二氧化碳捕集材料可以分为物理吸附和化学吸附两类。
物理吸附是指通过材料的孔隙结构和表面所提供的吸附位点将二氧化碳吸附在材料表面上，常见的物理吸附材料包括活性炭、沸石、金属有机骨架材料等。
化学吸附是指通过材料分子中的官能团与二氧化碳分子发生化学反应，将二氧化碳分子牢固地固定在材料内部，常见的化学吸附材料包括氨基酸盐、酰胺、多肽等。
二、新型二氧化碳捕集材料的制备新型二氧化碳捕集材料的制备方法多样，常用的制备方法包括溶剂热法、水热法、共沉淀法、化学修饰法等。
其中，溶剂热法是一种将金属离子和有机配体在溶液中混合，然后用高温介质加热，使其在溶剂媒介下自组装形成多孔结构的方法；水热法是一种将金属离子和有机配体混合后在高温高压水热条件下反应生成多孔晶体的方法；共沉淀法是通过将金属离子和有机配体同时溶于水中，加入盐酸等化学试剂使其共沉淀生成固体，然后通过热处理或其他处理方法形成多孔结构的方法；化学修饰法则是通过对已有的多孔材料进行表面化学修饰，从而增加其表面吸附能力和选择性。
三、新型二氧化碳捕集材料的性能研究新型二氧化碳捕集材料的性能研究主要包括材料的吸附性能、选择性和稳定性等方面的研究。
其中，吸附性能是指材料对二氧化碳的吸附量和吸附速率，选择性是指材料对二氧化碳与其他气体的选择性，稳定性则是指材料对重复使用后性能是否有所降低。
吸附性能是新型二氧化碳捕集材料最重要的性能之一。
通过一系列实验研究，发现金属有机骨架材料具有较好的吸附性能，其远高于传统物理吸附材料，如活性炭和沸石。
例如，利用溶剂热法制备的一种金属有机骨架材料，可以在1.0 bar下将二氧化碳的吸附量提高至87毫克/g，远高于活性炭的吸附量。
活性炭吸附有害气体的研究
活性炭吸附有害气体的研究活性炭是一种具有微孔结构的多孔性吸附剂，具有较强的吸附能力，被广泛应用于空气净化、饮用水处理、工业废水处理等领域。
在现代社会，由于工业化进程加快，汽车尾气、化工废气等有害气体排放也越来越严重，给人们的健康带来很大威胁。
因此，研究活性炭吸附有害气体的能力和机理，对改善环境质量、保护人类健康具有重要意义。
活性炭通过吸附作用能够有效去除空气中的污染物，如臭氧、二氧化硫、二氧化氮等。
其吸附效果主要受活性炭的孔径、比表面积、孔体积等因素影响。
通过调控活性炭的炭化温度、活化方式等方法，可以改变其孔径大小和分布，从而提高吸附效率。
研究表明，活性炭对不同有害气体的吸附效果不同。
例如，对于一氧化碳（CO），由于其分子较小，比表面积大的活性炭更适合吸附。
而对于大分子有机物，如苯、甲苯等，孔径较大的活性炭更具有吸附能力。
因此，在实际应用中，需要选择合适的活性炭种类和处理方式来进行空气净化。
除了孔径大小外，活性炭的疏水性也是影响其吸附性能的重要因素。
疏水性较强的活性炭更容易吸附疏水性分子，如苯、甲苯等，而疏水性较弱的活性炭适合吸附极性分子。
因此，设计制备具有特定疏水性的活性炭材料，对提高其吸附性能具有重要意义。
活性炭的再生和回收也是研究热点之一。
传统的热脱附法虽然可以实现活性炭的再生，但存在能耗高、操作复杂等问题。
近年来，通过改进活性炭表面功能团、引入金属氧化物等方法，实现了活性炭的快速再生和高效回收，从而提高了其重复利用率。
未来，随着环境污染加剧和人们对健康生活的追求，活性炭在环境净化和健康保护领域的应用前景将更加广阔。
通过不断深入研究活性炭吸附有害气体的机理和性能，可以为环境保护和人类健康提供更有效的解决方案。
活性炭的发展前景一片光明，我们有理由相信，通过科学研究和技术创新，活性炭在解决环境问题和保护人类健康方面将发挥越来越重要的作用。
燃煤电厂烟道气中二氧化碳吸附捕集过程的研究
燃煤电厂烟道气中二氧化碳吸附捕集过程的研究随着全球能源需求的不断增长，燃煤电厂已成为主要的能源供应来源之一。
然而，燃煤电厂的烟道气中含有大量的二氧化碳，这是导致全球变暖的主要原因之一。
因此，研究燃煤电厂烟道气中二氧化碳的吸附捕集过程，对于减少全球温室气体排放和保护环境具有重要意义。
一、烟道气中二氧化碳的来源燃煤电厂的烟道气中含有大量的二氧化碳，这是由于燃煤的化学组成所决定的。
燃煤中含有大量的碳，当燃烧时，碳与氧气反应产生二氧化碳。
燃烧煤炭的化学反应式如下：C + O2 → CO2二、二氧化碳的吸附捕集过程烟道气中的二氧化碳可以通过吸附捕集的方式进行减排。
吸附捕集是一种将气体分离出来的技术，它利用化学吸附剂或物理吸附剂将特定的气体从混合气体中分离出来。
在燃煤电厂中，常用的吸附剂是活性炭、分子筛等。
活性炭是一种多孔性吸附剂，具有很高的表面积和孔隙度。
在吸附过程中，烟道气通过活性炭床层，二氧化碳被吸附在活性炭的表面上。
当活性炭饱和时，可以通过加热或减压等方式将吸附的二氧化碳释放出来，再进行后续处理。
分子筛是一种有规则孔径的吸附剂，具有很高的选择性。
在吸附过程中，烟道气通过分子筛床层，二氧化碳被选择性地吸附在分子筛的孔道中。
当分子筛饱和时，可以通过加热或减压等方式将吸附的二氧化碳释放出来，再进行后续处理。
三、吸附捕集技术的优缺点吸附捕集技术具有以下优点：1. 可以对烟道气中的二氧化碳进行高效分离和捕集，减少大气中的温室气体排放。
2. 可以利用废弃物作为吸附剂，降低成本。
3. 可以与其他技术相结合，形成完整的二氧化碳减排系统。
但是，吸附捕集技术也存在以下缺点：1. 吸附剂的选择和设计需要考虑多种因素，如吸附剂的稳定性、选择性、再生成本等。
2. 吸附剂的再生需要消耗能量，增加了系统的能耗。
3. 吸附剂的使用寿命有限，需要定期更换。
四、结论燃煤电厂烟道气中二氧化碳的吸附捕集技术具有很高的减排效果，可以有效降低大气中的温室气体排放。
活性炭变压吸附脱除二氧化碳的性能研究
2动态吸附 2.1实验材料及装臵 活性炭在使用前进行活化, 将活性炭放在管式炉中加热到120������ , 恒温保持4h, 整个过程中用惰性气体N2 吹扫, 待活化完成温度降到 室温后, 将活性炭取出, 装入袋中密封备用。单塔变压吸附装臵示意 图见下图。
单塔变压吸附简图 1- 惰性气体钢瓶; 2- 混合气钢瓶; 3- 吸附柱; 4 - 气相色谱; 5- 六通阀; 6- 转子流量计; 7- 皂沫流量计; 8- 真空泵;9- 压力真空表; 10、11- 微量调节阀; 12~ 16- 控制阀;
二氧化碳出生时性格诡异，命运多舛! 常温下 是一种无色无味气体，密度比空气略大，溶 于水(1体积H₂O可溶解1体积CO₂)，并生成碳 酸。固态二氧化碳俗称干冰，升华时可吸收 大量热，因而用作制冷剂，如人工降雨，也 常在舞美中用于制造烟雾(干冰升华吸热，液 化空气中的水蒸气)。却身负洪荒之力，使得 地球上气温越来越高，由于人类活动（如化 石燃料燃烧）影响，让二氧化碳几近崩溃、 彻底绝望，成为妖化气体，导致温室效应、 全球气候变暖图1 不同吸附压力的混合气在AC1上的穿透曲线
从每种活性炭来看, 随着吸附压力增高, 穿透点tb 后移, 吸附容量Vb 明显增大, 床层的利用率显著提高。这是因为随着吸附压力的提高, 单位体积内混合气中CO2 的分压增加, 传质推动力增大, 加大了传质 速率和吸附容量。所以一般的变压吸附过程应该始终保持较高的吸 附压力和较低的温度, 保持较高的吸附压力不仅有利于提高吸附剂 对吸附质的吸附量, 而且有利于提高传质推动力, 缩短传质区,提高吸 附床层利用率。
1.3 比表面、孔容及孔径分布 采用日本BEL JAPAN. INC的B lesorp II吸附仪用液氮法测定比表面 积及孔容, 结果见表2。 采用ASAP2020在273K 下CO2 的吸附脱附法,用DFT ( Density Functional Theory)模型测得3 种国产活性炭的孔径分布和国外活性炭 的孔径分布情况相似, 主要为微孔。孔径在0.6nm 左右分布较多,还有 的分布在0.8nm 和0.9nm 之间。 表2 活性炭的比表面和孔容 活性炭样品 比表面/m2. g- 1 孔容/cm3 .g- 1 AC1 1014.7 0.4472 AC2 1059.8������ 0.4568 AC3 ������ 870.32 ������ 0.3826 AC4 875.04������ ������ 0.3905
用于燃烧前二氧化碳捕集的固体吸附剂研究进展
能， 各种 气 体 的 最 大 吸 附 容 量 排 序 为： Ｃ Ｏ ＞
Ｃ Ｈ ＞Ｏ ＞Ｎ ２ 。何 平等 口 。 。 对 活性 炭进 行 了改性 ， 发现 氧化 、 胺化 后 的改性 活 性 炭对 Ｃ Ｏ 的 吸收 能 力 有 所 增 强 。Ｄ ｒ ａ ｇ ｅ等 发 现 在 ３ ＭＰ ａ下 活 性 炭对 Ｃ Ｏ。的 吸 附 质 量 分 数 高 达 ５ ８ （ １ ３ ｍｍｏ ｌ ／ ｇ ） ， 而在 ４ ３ ＭＰ ａ 下 活性 炭对 Ｈ 的 吸附质 量分 数
到活 性 炭 表 面 进 行 改 性 ， 通过调控 Ｋ Ｃ Ｏ。和
为Ｃ Ｏ 吸附剂 使用 。Ｓ ｏ ｎ ｇ等口 通过 在硅 胶 的表
面 引入 醋酸 钙盐或 者 经过在 含有酒 精 的溶液 中使
Ｈ。 Ｏ 的 比例 使其 维持 一定 的相对 湿 度 ， 使 改 性 后
的活性 炭 在 ５ Ｏ ～７ ０℃发 挥 出 了很好 的性 能 。陈 建 宇等 ］ 研究 认 为碳 酸钾 浸渍 后尽 管会 堵塞 活性
较 大 的活性 炭具 有较 大 的 Ｃ Ｏ 吸 附 容 量 ； 同 一 种
化 学 性质稳 定 、 有较 高 的机械 强度 等 。
张辉 等口 采 用廉 价 的工 业硅 胶 ， 通 过 三塔 八
步工 业试 验 ， 对燃煤 烟道 气 中低 浓 度 Ｃ Ｏ 进行 了 吸 附捕集 。研 究 表 明 ， 采用 工 业 硅 胶 可 以在 保 证 产 品气流 量 的情况 下 ， 将 产 品气 浓 度 提 高至 ７ ４
只有 ０ ． ３ ， 选 择 性 良好 。
非 常敏感 。因此 ， 硅 胶 不 适 宜 在较 高 温 度 下作 为
【研究】聚乙烯亚胺介孔二氧化硅和活性炭吸附CO2的热力学研究
在聚乙烯亚胺10k /中孔二氧化硅（PEI-10k / MPS）和活性炭（AC）上进行CO 2 吸附焓的热力学研究。
之所以选择这些材料是因为它们在PEI的约85℃和AC的约20℃下具有高CO 2吸附容量，因此可以在宽温度范围内高效捕获CO 2。
通过实验确定吸附的CO 2的绝对量作为在不同温度下的平衡压力的函数，并且分别拟合用于PEI和AC的广义Langmuir 和Toth方程的等温线。
CO的吸附2上PEI用温度揭示青睐该过程的吸热性质。
另一方面，AC上的CO 2吸附是放热的。
PEI上的等量吸附焓大致恒定，CO 2负载量为93kJ.mol -1，证实了其化学性质和Langmuir模型的确证。
相应的AC的等量焓在〜-25 kJ.mol -1范围内，随着CO 2的加载量不断下降; 确认该过程的物理吸附性质以及吸附层内的CO 2 / CO 2相互作用是显着的。
关键词等压吸附焓; 聚乙烯亚胺10k /中孔二氧化硅; 活性炭介绍CO水平升高2排放量已经沉淀了严重的环境问题。
CO的主要来源2排放量从天然气流茎和燃烧化石燃料，所以，除去CO的尝试2从这些来源已经获得广泛的兴趣[ 1 - 3 ]。
已经提出了用于从天然气流中捕集CO 2的各种技术技术。
这些技术包括不同的物理和化学程序，包括吸收，吸附，膜和低温。
由液体胺化学吸收是最适用的工业技术的CO 2洗涤[ 4，5]。
还使用了几种固体吸附剂。
一个子集基于无机- 有机杂化吸附剂[ 6 - 8 ]。
在大多数这些吸附剂，无机基材通常是在介孔形式，在那里它提供既大量的孔体积和大表面积上，并进入其中的活性有机基团掺入[ 9 - 12 ]。
使用至今最广泛的无机中孔载体是中孔二氧化硅[ 9 - 15 ]。
在这些吸附技术，捕获CO 2上胺固定在固体吸附剂已被认为是一个伟大的有前途的方法[ 16 - 19]。
到目前为止，固定在介孔二氧化硅（MPS）的胺已经显示出具有最高的CO 2吸附能力，高的解吸速率，疏忽的腐蚀问题，并在再生过程中的能量消耗低[ 18，19 ]。
活性炭的孔径分布对CH4和CO2的吸附性能的影响
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｅ ｉｓ ｏ ｃｉ ａｅ ａ ｂ ｎ ｒ ｒ ｐ ｒ ｄ ｕ ｉ ｇ ｃ ｃ ｎ ｔ ｈ ｌ ｓ ｃ ｒ ｏ ｒ ｃ ｒｏ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ａ ｓ ｒｅ ｆ ａ ｔ ｔ ｄ ｃ ｒ ｏ ｓ ｗｅ ｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｓｎ ｏ ｏ ｕ — ｅ ｌ ａ ａ ｂ ｎ ｐ ｅ ｕ ｓ ｒ ｗｉ ｄｆ ｒ ｎ ｖ ｓ ｓ ｈ ｆ
关键词 ： 活性 炭 ；变压 吸附 ；天然 气 ； 氧 化 碳 二 中图 分 类号 ： ６ ３ １ ６ ７３ ＋ Ｏ １． ：０ ４ ．１ ７ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ —８ １ ０ １ ６１５ —６ ０ １ ６ （ １） —０ ３０ ４ ２ ０
Ｅｆｅ ｔｏ ｒ ｉ ｅ Ｄｉｔ ｉ ｉ ｎ ｏ ｆ ｃ ｆＰｏ ｅ Ｓ ｚ ｓ ｒｂｕｔｏ ｎ Ａｄｓ ｒ ｔｏ ｐ ｃ ｔｅ ｆＡｃ ｉ ａ ｅ ｏ ｐ ｉ ｎ Ｃａ ａ ｉｉ ｓｏ ｔｖ ｔ ｄ
采 用 日本 理学 Ｄ ｍ ｘｒ 型 Ｘ射 线 粉末 多 晶衍 ／ａ． Ａ 射 仪（ Ｒ ） Ｘ Ｄ 对系列 活性炭 进行 晶相分析 ， 使用 Ｃ ｔ ｕＫｃ
控制 温室气 体 的排放就 势在必 行
目前 ， 离 Ｃ ４ Ｃ 分 Ｈ 中 Ｏ 的方法 主要 有 吸 收分 离 法 、膜 分 离 法 、吸 附 分离 法 以及 低 温 分离 法 等 方 法阿 。随着 性能 优 良的新 型吸 附剂 的出现 和 吸 附工 艺 的发 展 ．使 得采 用 吸附分离 法来分 离天然 气 中的
吸附 量 的 活性 炭 上 对 Ｃ 有 最 小 的 吸 附量 。采 用 变 压 吸 附法 测 试 了该 系 列 活性 炭 彳 ５℃时 对 ｎＨｎ ＝ ： Ｈ具 Ｆ２ ｃ： ９１的混 合 气 体 的 分
CO2在石油焦基活性炭上的吸附捕集研究
样 品 的 比表 面 积 和孑 Ｌ 结 构参 数 采 用 Ｎ 静 态 吸 附容 量法 进行 测 定 ．所 用 仪 器为 英 国 Ｈ Ｉ Ｄ Ｅ Ｎ公 司 生产的 Ｉ Ｇ Ａ智 能重 量 分析仪 。样 品首先 在 ３ ０ ０ ￣ Ｃ 抽 真空处理 ４ ｈ ，然 后 于一 １ ９ ６ ￣ Ｃ 下 以高纯 Ｎ 为介 质 测
压力 下 恒压 一段 时间 。 达 到 吸 附平 衡后 根 据 吸 附前
男， 工程师 ， 博士 ， 主 要 从 事 天然 气 净 化与 处 理 工 艺 设 计 与开 发 ，电 邮 ｗ ａ ｎ ｇ ｋ ｅ ｃ ｐ ｕ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ； ｒ ｝通 讯 作 者 ：查 庆 芳 （ １ ９ ４ ４ ． ） ， 男， 教授 ， 博 士生导师 ， 电话 ０ ５ ４ ６ ． ８ ３ ９ ５ １ １ ７ ， 电邮 ｚ ｈ ａ ｑ ｉ ｎ ｇ －
１ 实 验 部 分
１ ． １ 石 油焦 基 活性 炭 的制 备
定样 品 的 比表 面 积和 孔结 构参 数 。
１ ． ３ Ｃ ０２ 吸附测试
石油焦（ 独 山子石 化 公 司 ） 经球 磨 机 粉 碎 、 筛 取
１ ０ ０目一 ２ ０ ０目组 分 与 一定 比例 的 氢氧 化 钾 、 糠 醛 渣 （ 造孔剂） 和 表 面活 性 剂充 分 搅 拌混 合 后 ， 放 入 微 波
第 ５期
王
科等 ： ＣＯ 在石 油 焦基 活性 炭上 的吸 附捕 集研 究
４ ７
Ｃ Ｏ ２ 在石油焦 基活性炭上 的吸附捕集 研究
王 科 ， 韩 淑 怡 ， 闫健 美 ， 查 庆 芳 ， 蒲黎 明 ， 冼祥 发
（ １ ． 中 国石 油集 团工程设 计 有 限责 任公 司 西南分公 司 ， 四川 成 都 ２ ． 中国石 油大 学重 质油 国家重 点实 验室 。 山东 青岛 ６ １ ０ ０ ４ １ ； ２ ６ ６ ５ ８ ０ ）
co2物理吸附剂
co2物理吸附剂CO2物理吸附剂近年来，随着全球气候变化的加剧和环境污染的日益严重，减少温室气体排放成为各国共同关注的问题。
而二氧化碳（CO2）作为主要的温室气体之一，其排放量的削减成为了各国政府和科研机构的重要任务。
在这一背景下，CO2物理吸附剂的研究和应用逐渐受到人们的关注。
CO2物理吸附剂是一种能够将CO2从气体中吸附的材料。
它通过物理吸附作用，即通过分子之间的范德华力将CO2分子吸附在其表面上。
相比于化学吸附剂，物理吸附剂不需要进行化学反应，因此具有更好的循环利用性和稳定性。
CO2物理吸附剂的研究主要集中在材料的选择和性能优化上。
目前，常用的物理吸附剂主要包括活性炭、沸石和金属有机骨架材料（MOF）等。
这些材料具有高比表面积和丰富的孔结构，能够提供充足的吸附位点，从而实现高效的CO2吸附。
活性炭是一种碳质材料，具有良好的吸附性能和化学稳定性。
其多孔结构能够提供大量的吸附位点，从而实现高效的CO2吸附。
沸石则是一种天然矿石，具有独特的孔结构和化学组成，能够实现高效的CO2吸附和分离。
MOF是一种由金属离子与有机配体组成的晶体材料，具有高度可调性和可控性，能够实现高效的CO2吸附和选择性分离。
除了材料的选择，CO2物理吸附剂的性能优化也是研究的重点之一。
通过调控吸附剂的孔径、表面性质和化学组成等因素，可以实现对CO2吸附和释放的调控。
此外，还可以通过材料的修饰和功能化，提高吸附剂的稳定性和循环利用性。
CO2物理吸附剂的应用领域广泛。
首先，它可以应用于工业废气处理，实现CO2的捕获和回收。
工业废气中含有大量的CO2，通过使用物理吸附剂，可以将CO2从废气中分离出来，从而减少大气中CO2的排放。
其次，CO2物理吸附剂还可以应用于天然气脱硫和煤矿瓦斯回收等领域，实现对CO2的高效捕获和利用。
然而，CO2物理吸附剂在实际应用中还存在一些挑战和问题。
首先，吸附剂的选择和性能调控需要进一步研究和优化，以提高吸附剂的吸附容量和选择性。
一般碳材料 对二氧化碳的吸附能力
一般碳材料对二氧化碳的吸附能力随着全球经济的快速发展和人口的持续增长，二氧化碳的排放已成为当今世界面临的重要环境问题之一。
二氧化碳是主要的温室气体之一，过量的排放不仅会导致地球气候的变化，还会对人类健康和生态环境造成严重影响。
开发高效的二氧化碳捕集和储存技术已成为当前科研领域的热点之一。
在这个背景下，研究碳材料对二氧化碳的吸附能力，对于减少二氧化碳的排放，保护环境具有重要的意义。
一、碳材料的概念碳材料是一类具有碳元素为主要成分的材料，通常包括石墨、炭黑、活性炭、炭纳米管、石墨烯等。
这些材料具有多孔结构，比表面积大，具有良好的化学稳定性和热稳定性，因此被广泛应用于环境保护和能源领域。
二、碳材料对二氧化碳的吸附机理碳材料对二氧化碳的吸附是利用其多孔结构和化学性质，通过吸附和化学吸收的方式实现的。
当二氧化碳气体接触到碳材料表面时，通过物理吸附和化学吸附的作用，二氧化碳分子被吸附到碳材料的孔隙中，从而实现对二氧化碳的捕集和储存。
三、碳材料对二氧化碳的吸附性能在碳材料中，活性炭和炭纳米管是目前研究的热点。
活性炭具有丰富的孔隙结构和大比表面积，能够有效吸附大量的二氧化碳分子。
炭纳米管具有高度的化学活性和孔隙结构，对二氧化碳具有良好的吸附性能。
石墨烯和多孔炭材料也展现出良好的二氧化碳吸附能力。
通过调控碳材料的结构和化学性质，可以有效提高其对二氧化碳的吸附能力。
四、碳材料在二氧化碳捕集和储存中的应用由于碳材料具有良好的二氧化碳吸附能力，因此被广泛应用于二氧化碳捕集和储存技术中。
通过制备具有高比表面积和丰富孔隙结构的碳材料，可以实现对二氧化碳的高效吸附和分离。
在实际工业生产中，利用碳材料进行二氧化碳的捕集和储存，可有效降低二氧化碳的排放，并实现对温室气体的控制和减排。
五、碳材料对二氧化碳的吸附机制和应用的挑战虽然碳材料对二氧化碳的吸附能力已得到了广泛的认可，但在实际应用中仍存在一些挑战。
其中包括碳材料的稳定性、吸附速率、吸附容量和再生循环等。
活性炭孔结构特征对二氧化碳吸脱附性能影响关系研究(摘要)
的工艺方法 ， 用硝酸 、 过 氧化 氢和过硫酸铵等催化剂对活性炭产 品进行 改性处理 ， 并且通过 多次循环吸附 、 解吸 Ｃ Ｏ ， 来考 察活性炭 的吸脱附性 能。主要 内容及 研究成果归纳如下 ： １ ． 明确 了活性炭微结构 与吸附及 解吸 Ｃ Ｏ ：的关 系 研究 市售 的煤质 及椰壳 活性炭 在常压 动态 吸附装 置 中对 Ｃ Ｏ 的吸附及解吸性能 。通 过 Ｃ Ｏ ： 和Ｎ 的吸 附等温线 表征活性 炭的孔 隙结构 ， 用红 外光谱 和 Ｂ ｏ ｅ ｈ ｍ滴定法 表征 活性 炭 的 表面化学性质 。结果表 明 ： 微孔孔容的大小是决定活性炭 对 Ｃ Ｏ ： 吸附性能好坏 的关键 因素 ， 其中０ ． ５一１ ． ０ ｎ ｍ 的微孑 Ｌ 对
附容 量增加更多一些 ， 但 改性后活性炭 的循环吸 附性 能下 降均远大于未改性前 。
４ ． 对 活性炭吸附 Ｃ Ｏ 进行 了动力学研究
考察不 同温度 时煤质活 性炭 和椰壳 活性炭对 Ｃ Ｏ 的扩散 系数和动 力学
方程 拟合情况 ， 结果 表明 ： Ｃ Ｏ 在 活性 炭内 的扩 散系数 随着 温度 的升高 而增 大 ， 并且扩 散系 数介 于表 面扩散 和 Ｋ ｕ ｎ ｄ ｓ ｅ ｎ
硝酸 、 过氧化氢 、 过硫酸铵改性 ， 研究其对 Ｃ Ｏ 的吸附性能及循环 吸脱 附性 能的影 响。结 果表 明： 活化温 度为 ９ ０ ０℃ ， 活
化时间为 ３ ｈ ， Ｃ Ｏ 流量为 ３ Ｌ ／ ｍ ｉ ｎ时 ， 煤质活性炭 和椰壳 活性炭对 Ｃ Ｏ ：的吸 附容量最佳 ， 分 别是 ５ ２ ． ２ ３和 ６ ８ ． ２ ５ ｍ Ｌ ／ ｇ 。
活性炭吸附二氧化碳性能的研究
活性炭吸附二氧化碳性能的研究活性炭是一种具有高度多孔结构的材料，具有极高的吸附能力，被广泛应用于气体吸附、污水处理、废气治理等领域。
二氧化碳是一种重要的温室气体，参与到了全球变暖和气候变化的过程中。
因此，研究活性炭对二氧化碳的吸附性能，有助于减缓全球变暖的过程。
首先，活性炭对二氧化碳的吸附性能主要受到以下几个因素的影响：孔径、孔容、表面性质和操作条件。
孔径是活性炭吸附性能的关键因素之一、一般来说，孔径较小的活性炭对二氧化碳具有较高的吸附能力，因为小孔可以提高表面积，增加活性中心。
孔容是活性炭的另一个重要参数，它是指活性炭内能容纳气体吸附的能力。
孔容越大，活性炭对二氧化碳的吸附能力越大。
表面性质是活性炭吸附性能的关键因素之一，主要包括活性中心、化学官能团和表面电荷。
活性中心是指活性炭表面上的一些化学结构，它们可以与二氧化碳分子形成氢键或化学键，从而提高吸附能力。
化学官能团是活性炭分子内的一些化学结构，它们可以增加活性炭的亲密性，提高吸附能力。
表面电荷是指活性炭表面带有的正电荷或负电荷，可以吸引或排斥二氧化碳分子。
操作条件包括温度、压力和流速等因素，它们可以通过改变二氧化碳分子的动力学和浓度来影响活性炭对二氧化碳的吸附性能。
最后，研究活性炭对二氧化碳吸附性能的意义在于寻找一种经济、高效的二氧化碳捕集和储存技术，减少二氧化碳排放，缓解全球变暖的趋势。
活性炭作为一种优良的吸附材料，具有广阔的应用前景。
通过研究活性炭对二氧化碳的吸附性能，可以改进和优化活性炭的结构和性能，并推动其在环境保护和清洁能源等领域的应用。
二氧化碳吸附材料研究新进展
Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2017, 6(3), 121-127 Published Online August 2017 in Hans. /journal/japc https:///10.12677/japc.2017.63015文章引用: 金灿, 郑璐康, 陈琦, 肖强. 二氧化碳吸附材料研究新进展[J]. 物理化学进展, 2017, 6(3): 121-127.Recent Research Progresses on the CO 2 Adsorption MaterialsCan Jin, Lukang Zheng, Qi Chen *, Qiang XiaoInstitute of Advanced Fluorine-Containing Materials, Zhejiang Normal University, Jinhua ZhejiangReceived: Jul. 4th , 2017; accepted: Jul. 17th , 2017; published: Jul. 21st , 2017Abstract CO 2as the main greenhouse gas, the reduction of its emission is the key to curb global warming. CO 2 capture and sequestration (CCS) is of significance for the mitigation of greenhouse effect. The key of CCS is seeking for the adsorbents with high adsorption capacity, high selectivity, good thermal stability, and good recyclability. In recent years, some porous materials such as activated carbon, zeolite molecular sieves, and metal organic polymer materials have been widely applied to CO 2 adsorption. This paper firstly gives an overview introduction of the methods of CO 2 capture as well as some porous materials as CO 2 adsorbents. Afterwards, melamine based microporous polymers (MBMPs) are highlighted. Due to the advantages of the high specific surface area, the diversity of the synthetic methods, the easy functionalization, etc., MBMPs show a broad prospect of the ap-plication in gas storage and separation. KeywordsCarbon Dioxide, Capture, Adsorption, Porous Materials二氧化碳吸附材料研究新进展金 灿，郑璐康，陈 琦*，肖 强浙江师范大学含氟新材料研究所，浙江 金华收稿日期：2017年7月4日；录用日期：2017年7月17日；发布日期：2017年7月21日摘 要CO 2是导致温室效应的主要气体，减少其排放是遏制全球气候变暖的关键，CO 2的捕集与封存对于缓解温*通讯作者。
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》范文
《活性炭孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响》篇一一、引言随着工业化的快速发展，气体混合物的分离与纯化已成为重要的工业过程。
在众多气体中，二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）的分离尤为关键，因为它们在能源、环保及化工领域有着广泛的应用。
活性炭因其高比表面积、丰富的孔结构和良好的吸附性能，成为实现这两种气体有效分离的常用材料。
本文旨在探讨活性炭的孔结构对CO2和CH4吸附分离性能的影响。
二、活性炭孔结构概述活性炭的孔结构是其重要的物理性质之一，它由微孔、中孔和大孔组成。
微孔主要影响活性炭的比表面积和吸附容量，中孔则影响传质速率和扩散性能，而大孔则起到连接微孔和中孔的作用，对整体吸附过程有重要影响。
三、活性炭孔结构对CO2吸附性能的影响CO2分子较小，具有较高的极化率和四极矩，因此更容易被活性炭的微孔吸附。
活性炭的微孔结构越发达，其比表面积越大，对CO2的吸附能力越强。
此外，中孔和大孔的存在也有助于提高CO2的扩散速率和传质效率。
因此，具有合适孔径分布和较高比表面积的活性炭对CO2的吸附性能较好。
四、活性炭孔结构对CH4吸附性能的影响相比CO2，CH4分子的尺寸较大，且极化率较低。
因此，CH4主要被活性炭的中孔和大孔吸附。
具有适当大小中孔和大孔的活性炭，能够提供较好的传质效率和扩散速率，从而提高CH4的吸附量。
此外，微孔的存在也有助于增加CH4的吸附容量，但相对CO2来说，其影响较小。
五、活性炭孔结构对CO2/CH4吸附分离性能的影响在CO2/CH4混合气体的吸附分离过程中，活性炭的孔结构起着关键作用。
具有适当微孔、中孔和大孔结构的活性炭，可以同时实现CO2和CH4的有效吸附。
通过调整活性炭的孔径分布和比表面积，可以优化其对CO2和CH4的吸附选择性，从而实现二者的有效分离。
此外，中孔和大孔的存在还有助于提高混合气体的传质效率和扩散速率，进一步提高分离效果。
六、结论活性炭的孔结构对CO2和CH4的吸附分离性能具有重要影响。
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第 1 期 张丽丹等 : 活性炭吸附二氧化碳性能的研究
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进一步证明 ,一方面由于 d 吸附剂在孔径分布015～ 117 nm 范围内的孔最多 ,而使其对二氧化碳的吸附 量最大 ;另一方面 ,d 的比表面积增多的大部分原因 是由 210～410 nm 范围的孔增多引起的 ,这使 d 吸 附剂对二氧化碳的吸附量与 d 的比表积的比值小于 b 、e 吸附剂的二氧化碳吸附量与 b 、e 的比表积的比 值(b 、e 的孔径分布主要在 015～117 nm 范围内) 。 综上所述 ,吸附剂的孔径分布在 015～117 nm 范围 内时 ,比较适合吸附剂对二氧化碳的吸附 。 213 表面官能团的影响
at atmosp heric pressure
113 吸附剂的比表面积和孔径分布的测定 使用美国康塔公司生产的 Autosorb21C 全自动
气体吸附仪测定吸附剂的比表面积和孔径分布 。测 试前样品均经过 300 ℃下真空脱气处理 ,时间为5 h 。
氮气吸附法 : 在液氮温度下 ( - 195 ℃) ,用高纯 氮气做吸附质 ,测定样品的吸脱附等温线 ,用 B ET 方程计算比表面积 ,用离散傅里叶变换 (DF T) 法进 行 孔 径 分 布 分 析。氮 气 的 分 子 截 面 积 为 011612 nm2 。 114 吸附剂的表面官能团分析
图 3 活性炭的孔径分布图 Fig. 3 Pore size distributions of active carbon samples 表 2 活性炭的物理性质 Table 2 Physical properties of active carbon samples
样品 比表面积/ (m2/ g) 平均孔径/ nm 孔体积分数/ %
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北 京 化 工 大 学 学 报 2007 年
孔结构对其动态吸附二氧化碳性能的影响 。 212 吸附剂的比表面积和孔径分布对吸附性能的
影响 为了进一步研究吸附剂孔结构与二氧化碳吸附 性能的关系 ,采用在 Autosorb21C 全自动气体吸附 仪以氮气为吸附质对吸附剂的特性进行了测定 ,测 得吸附剂的吸脱附等温线 。根据吸脱附等温线求得 吸附剂的物理结构参数和孔径的分布 , 如表 2 和 图 3所示 。
采用常压流动吸附法测定吸附剂的再生性能 。 当尾气中二氧化碳的浓度达到恒定时 ,认为已达到 吸附平衡 ,此时关闭常压流动吸附装置中二氧化碳 的开关阀 ,用氮气进行脱附 。当色谱记录仪上不再 有峰出现时 ,继续通氮气 10 min ,此为一次吸脱附完
成 ,然后按上述方法进行多次重复实验 。
2 结果与讨论
采用常压流动吸附装置测定二氧化碳穿透曲 线 ,常压流动实验装置的示意图如图 1 所示 。由氮 气钢瓶流出的氮气分两路 ,一路作为载气通气相色 谱仪 ,一路与由二氧化碳钢瓶释放的二氧化碳气体 混合 ,通过两路的阀门调节气体流量 ,进入混合器混 合 ,得到一定浓度的二氧化碳气体 。配制好的气体
第 1 期 张丽丹等 : 活性炭吸附二氧化碳性能的研究
活性炭具有丰富的孔隙结构和较高的比表面 积[2 ] ,是一种常用的二氧化碳吸附 剂 。据 文 献 报 道[3 ] ,用一定浓度的 Ca2 + 、Mg2 + 和 Cu2 + 的醋酸溶 液浸渍煤基活性炭 ,浸渍后对二氧化碳的吸附性能 影响较小 。王重庆等人[4 ] 采用硝酸和双氧水加醋 酸铜溶液对活性炭进行表面改性 ,研究了活性炭表 面的极性对二氧化碳的吸附的影响 ,结果表明活性 炭表面极性增加有利于对二氧化碳的吸附 。Park[5 ] 等人也研究了活性炭的酸碱值变化对二氧化碳和氨 气吸附行为的影响 。而我国目前用于生产活性炭的 原料煤主要是无烟煤 、弱粘煤 、一部分低阶长焰煤和 褐煤 。用这几种煤制备的活性炭在吸附性能上各具
图 2 二氧化碳吸附过程曲线 Fig. 2 Carbon dioxide adsorption curves
表 1 吸附剂的二氧化碳饱和吸附量和穿透时间 Table 1 Carbon dioxide saturated adsorption quantities
and time of breakt hrough
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进入吸附柱 ,吸附尾气从吸附柱的上端经六通阀排 放 。在吸附过程中 ,每隔一定时间间隔通过六通阀 将气路切换至气相色谱仪 ( TCD 检测器) 对尾气进 行分析 。
1 —压力表 ;2 —三通阀 ;3 —气流调节阀 ;4 —流量计 ; 5 —开关阀 ;6 —吸附床
图 1 常压流动吸附装置 Fig. 1 Experimental setup for study of adsorption
摘 要 : 采用常压流动吸附法研究了活性炭吸附剂在二氧化碳/ 氮气体系中对二氧化碳的动态吸附性能 ,比较了其 吸附量 、吸附穿透曲线和吸附性能的差异 ,研究了活性炭的比表面积 、孔径分布及表面官能团对其二氧化碳吸附性 能的影响 。结果表明 ,原料煤的性质影响活性炭对二氧化碳的吸附性能 ;二氧化碳的吸附量与吸附剂的比表面积 、 孔径分布有关 ,但孔径分布是主要的因素 。吸附剂的孔径分布在 015～117 nm 范围内时 ,有利于对二氧化碳的吸 附 ;经多次循环吸脱附后 ,吸附剂对二氧化碳的吸附量略有减小并达到恒定值 ,孔容小和孔径分布窄的吸附剂的吸 附量衰减较快 。 关键词 : 活性炭 ; 孔隙结构 ; 吸附 ; 表面化学性质 中图分类号 : TB39 ; TQ127111
图 4 二氧化碳吸附量与比表面积的关系 Fig. 4 Relation between specific surface area and carbon
dioxide saturated adsorption quantities
的比表面积对二氧化碳吸附量的影响 ,这说明孔径 分布在015～117 nm 的吸附剂更适合对二氧化碳的 吸附 。此结论也可由 d 吸附剂对二氧化碳的吸附量
引言
在密闭环境中二氧化碳的分离和去除对保证人 员正常生活非常重要 ,是载人航天及国防工业中的 关键问题之一 。在二氧化碳的含量达到 1 %时 , 人 会出现头晕和乏力等症状 ; 二氧化碳的含量达到 3 %时 , 出现中毒症状 ,溶解在血液中的二氧化碳会 刺激中枢神经系统 , 最后导致人体机能严重混乱甚 至危及生命 ;当二氧化碳的浓度达到 5 % ,人只能存 活 1 h[1 ] 。因此 ,各国都对二氧化碳吸附剂进行了大 量的探索和研究 。
收稿日期 : 2006203207 第一作者 : 女 ,1957 年生 ,教授 E2mail : Zhangld @mail. buct . edu. cn
特色 ,尤其是由无烟煤制备的活性炭 ,具有低灰 、微 孔发达和吸附性能高等优良特性 。因此本文依据吸 附剂的性能主要与比表面积 、孔容和孔径分布等物 理结构参数有关[6211 ] 的特性 ,研究了以 5 种不同产 地无烟煤为原料的活性炭的物理结构参数及其表面 官能团对二氧化碳吸附性能的影响 。
从表 2 中可以看出 ,在这五种吸附剂中 d 的平 均孔径和表面积最大 ,为 21868 nm 和 1597 m2/ g 。 且 d 与其它吸附剂相比 (见图 3) ,有以下几点明显 特征 : (1) 是在 013～015 nm 范围的细孔很少 ; (2) 是与其它 4 种吸附剂相比在 015～212 nm 孔径范围 内 ,d 峰值较高 ,说明 d 在此孔径范围内的孔最多 ; (3) 是在孔径范围 215～315 nm 内其它吸附剂的峰 值迅速降为零 ,而 d 在此范围内还有峰值存在 ,这是 导致 d 表面积和平均孔径增大的主要原因 。
1 实验部分
111 活性炭的制备 分别以宁夏华辉 、河北遵化 、宁夏太西 、广东韶
关及山西大同 5 种不同产地的无烟煤为原料 ,首先 将原料煤粉碎到一定的粒度 ,然后按一定配比加入 添加剂 、煤焦油和水搅拌混合均匀 ,放入炭化炉中 , 以一定的升温速度加热到指定的温度 ,恒温一段时 间 ,制得粉状活性炭 。将分装活性炭与羧甲基纤维 素水溶液混合后 ,室温下经一定压力压制成直径约 为 215～217 cm ,高为 019～110 cm 的圆柱状 ,再在 一定条件下进行热处理 。所得样品分别标记为 a 、 b 、c 、d 和 e 5 种吸附剂 (由煤炭科学研究总院北京 煤化工分院提供) 。 112 二氧化碳的吸附量及穿透曲线的测定
a
1026
1. 981
0. 508
b
947
2. 149
0. 5237
c
926
1. 755
0. 4528
d
1597
2. 868
0. 9455
e
1149
2. 311
0. 5539
实验发现吸附剂的比表面积对二氧化碳的吸附 性能有直接影响 ,而且吸附剂的孔结构也起至关重 要的作用 。在图 4 中孔径分布相同的 a 与 c (或 b 与 e) 对二氧化碳的吸附量随吸附剂比表面积的增大而 增加 。而对孔径分布不相同的 a 、c 与 b 、e 吸附剂 , b 、e 的比表面积对二氧化碳吸附量的影响大于 a 、c
第 34 卷 第 1 期 2007 年
北京化工大学学报 J OU RNAL OF B EIJ IN G UN IV ERSIT Y OF CHEM ICAL TECHNOLO GY
Vol. 34 , No. 1 2007
活性炭吸附二氧化碳性能的研究
张丽丹1 王晓宁1 韩春英1 郭坤敏2
(11 北京化工大学理学院 , 北京 100029 ; 21 防化研究院一所 , 北京 100083)
由于吸附剂的表面官能团性质对其吸附性能有
很大影响 ,所以采用酸碱滴定法分析了吸附剂的表 面官能团的种类和含量 ,结果如表 3 所示 。
样品 吸附量/ ( mg/ g)
穿透时间/ min
样品 吸附量/ ( mg/ g)
穿透时间/ min
a