玉米芯活性炭的CH_4/N_2吸附分离性能研究

煤层气中CH_4/N_2的吸附分离是变压吸附分离领域的难题之一,高性能吸附剂的制备是解决这一问题的关键。以玉米芯为原料,KOH为活化剂,采用一步炭化法制备得到玉米芯活性炭,并探究活化温度对活性炭孔结构、表面性质及CH_4/N_2吸附分离性能的影响。采用FTIR,SEM,XPS,N_2吸附-脱附等方法对活性炭的元素组成、孔结构和表面性质进行表征,并采用Freundlich等温式对25℃下活性炭的CH_4和N_2吸附等温线进行拟合。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭比表面积、微孔比表面积和微孔孔容均增加,而表面含氧官能团的含量有所下降。在25℃,100 kPa条件下,活性炭对CH_4和N_2的吸附量与0.47～0.90 nm的微孔孔容有关;而CH_4/N_2平衡分离比与V_(0.47～0.55 nm)/V_(0.47～0.90 nm)和表面含氧官能团的含量有关。活性炭AC-T700具有最高的CH_4吸附量(35.3 cm~3/g),同时CH_4/N_2平衡分离比达到3.5.     

K2CO3活化法制备椰壳活性炭

以椰壳炭化料为原料,采用K2CO3活化法在不同操作条件下制备椰壳活性炭,探讨了K2CO3活化实验中K2CO3与炭化料质量比、活化时间和活化温度对活性炭得率、活性炭亚甲蓝吸附值和苯酚吸附值的影响．实验结果表明,K2CO3与炭化料质量比和活化温度是K2CO3活化法制备椰壳活性炭最重要的影响因素．综合考虑活性炭的得率和活性炭吸附性能受活化操作参数的影响规律,探讨了K2CO3活化法制备椰壳活性炭的最优操作参数,得到了实验范围内的最佳5-艺条件为：K2CO3与炭化料的质量比为2：1,活化温度为800℃左右,活化时间为120min．     

椰壳活性炭低温变压吸附天然气中CO2/CH4实验

结合天然气液化储运过程中低温与常规变压吸附（PSA）工艺,提出低温变压吸附净化天然气工艺.用椰壳活性炭对CO₂和CH₄单组份气体进行静态吸附,以及CO₂/CH₄二元混合气体动态模拟吸附分离.利用静态体积法研究-30~25 ℃,1.2~2.5 MPa下CO2和0~4 MPa下CH₄在椰壳活性炭上的吸附行为,椰壳活性炭对两者的吸附量均随温度降低而增大.动态吸附分离实验压力为0.45,0.85,1.85 MPa,随温度或压力的降低,椰壳活性炭对CO₂/CH₄二元混合气体的分离因子不断增大,温度对其影响效果大于压力的影响,且在实验温度范围内CH₄的动态吸附量呈先增大后减小的变化趋势.研究表明,椰壳活性炭对天然气脱碳具有广阔的应用前景.     

物理活化法制备椰壳活性炭研究

以椰壳炭化料为原料采用水蒸气活化法在不同操作条件下制备得到各种椰壳活性炭.分别研究了水蒸气活化实验中活化时间和活化温度对活性炭的得率、活性炭碘值和苯酚吸附值的影响关系.实验结果表明,活化温度是水蒸气活化法制备椰壳活性炭的最重要的影响因素.在实验范围内,水蒸气活化法制备椰壳活性炭时,宜将活化温度选择在850℃左右,活化时间为120min.     

活性炭对卤代苯甲醚类嗅味物质的吸附特性

探究了椰壳酸洗活性炭、椰壳水洗活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭、木质活性炭等对2，4，6-三氯苯甲醚（2，4，6-trichloroanisole， 2，4，6-TCA）和2，4，6-三溴苯甲醚（2，4，6-tribromoanisole， 2，4，6-TBA）的吸附等温线和吸附动力学。研究发现5种活性炭均可有效吸附卤代苯甲醚，吸附等温线都能较好拟合Freundlich模型（R²>0.97）。其中果壳活性炭和椰壳活性炭吸附效果较好，果壳活性炭对2，4，6-TCA的吸附常数（K_F）最大，为11.90，椰壳酸洗活性炭对2，4，6-TBA的吸附常数（K_F）最大，为9.47。五种活性炭的吸附过程均符合拟二级动力学模型（R²>0.97），椰壳水洗活性炭对2，4，6-TCA的吸附最快，椰壳酸洗活性炭对2，4，6-TBA的吸附最快。以椰壳酸洗活性炭为研究对象，探究其吸附机制和主要影响因素，结果表明内扩散是主要限速步骤，化学吸附是主要吸附机制，初始底物浓度和溶解有机物对吸附效果影响较大。     

葵花秆基活性炭的吸附性能研究

为进一步优化生物质基活性炭性能及开拓其应用领域,以葵花秆为原料,在N2气氛下通过管式炉热解制得生物质半焦,以该生物质半焦为前驱体,利用水蒸气活化制备了葵花秆基活性炭。采用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、低温氮气吸附(Low temperature nitrogen adsorption,N2adsorption)和亚甲基蓝(MB)吸附等方法对活性炭的结构和吸附性能进行了研究。结果表明,葵花秆经过550℃热解可以得到19.25%的焦油、19.84%的热解气以及23.53%生物质半焦,半焦在800℃下,经过水蒸气活化可制得比表面积为576.05 cm2/g的葵花秆基活性炭,其对亚甲基蓝的吸附等温线符合Freundlich模型,吸附为颗粒内扩散过程控制,吸附动力学符合二级吸附动力学模型。葵花秆半焦经水蒸气活化可制备出吸附性能良好的活性炭。     

煤与椰壳共活化活性炭材料的制备与性能研究

采用烟煤、椰壳为原料制备活性炭,活化剂为KOH,活化温度为800℃。活性炭的结构和形貌采用N2吸附、扫描电子显微镜(SEM)进行表征,并以其作为超级电容器电极材料进行电化学性能测试,包括恒流充放电、循环伏安和交流阻抗测试。结果表明:煤和椰壳共活化制备活性炭具有一定的协同作用,所制备的活性炭具有高的比表面积(682 m2/g),比电容高达198 F/g,并且具有优良的充放电可逆性以及低的阻抗。     

碱化椰壳活性炭对水中氨氮的吸附性能研究

以椰壳活性炭对氨氮的吸附为研究对象,分别采用不同浓度氢氧化钠溶液对活性炭进行改性,并对改性炭进行表面特征分析,进而选出吸附性能较好的炭,进行等温吸附和吸附动力学的实验研究。研究结果表明：1 mol/L氢氧化钠改性的椰壳活性炭吸附氨氮的效果最好,比表面积最大,为646.039 8 m2/g,微孔体积和吸附平均孔径最小。温度对于改性活性炭吸附氨氮的影响较大,且温度在35℃时活性炭的吸附效果最好,最大吸附量为2.464 9 mg/g;另外,准二级动力学方程能够很好地拟合改性活性炭对氨氮的吸附动力学过程。     

含水量对干酪根中多组分气体吸附和扩散的影响：分子模拟研究

应用Materials Studio(MS)软件构建了3种不同含水量(水分子质量分数0%、3%、5%)的干酪根模型,基于巨正则蒙特卡洛(GCMC)和分子动力学(MD)方法对不同含水量干酪根模型中多组分气体(CH_4、CO_2和N_2)竞争吸附、扩散规律以及吸附体系的总能量变化进行了研究。结果表明:随着干酪根中含水量的增加,纳米孔隙中水分子毛细凝聚效应增强,多组分气体在干酪根中的吸附量及扩散系数均降低。当吸附体系中吸附质分子数增加时,体系释放的能量逐渐增大而总能量减小,增加含水量会抑制体系总能量减小。升高温度会抑制多组分气体的吸附而促进多组分气体的扩散,反之增大压力能够促进多组分气体的吸附而抑制其扩散。由于气体吸附数量与分子动力学直径成反比,在竞争吸附中,CO_2的存在会大幅降低干酪根对CH_4和N_2的吸附。同温同压下,CH_4、CO_2和N_2在含水干酪根中的吸附量以及平均等量吸附热大小关系均为CO_2CH_4N_2,而扩散系数大小关系为CO_2CH_4N_2,扩散活化能的大小关系为CO_2CH_4N_2。研究从微观角度揭示了多相(气相和液相)、多组分气体(CH_4、CO_2和N_2)在页岩干酪根中的竞争吸附和扩散特性,其结论可为页岩气的高效开采提供一定的理论依据。     

基于微波法制备玉米秸秆活性炭及对孔雀石绿的吸附

通过氯化锌活化——微波法制备了玉米秸秆活性炭,并研究了活性炭对孔雀石绿的吸附性能,考察了活性炭对孔雀石绿的最佳吸附条件、吸附热力学以及动力学特征。结果表明,在实验温度下,活性炭对孔雀石绿的吸附平衡符合Langmuir等温线模型,其动力学行为更好的符合Lagergren准二级动力学模型,吸附过程的表观活化能E_a=119. 52 kJ/mol。热力学研究表明该吸附过程为自发的、吸热的熵增过程。     

废轮胎活性炭对水中低浓度苯酚的吸附动力学特性

为了去除水中残留的低浓度苯酚,采用水蒸气活化法制备废轮胎活性炭,分析了废轮胎活性炭自水溶液吸附低浓度苯酚的吸附动力学特性,考察了吸附剂投加量和苯酚初始浓度对吸附过程的影响。分别采用拟一级反应、拟二级反应和颗粒内扩散反应模型对不同温度下的反应动力学数据进行拟合。研究结果表明：拟二级反应动力学模型能够较好地描述废轮胎活性炭吸附低浓度苯酚的动力学数据,颗粒内扩散影响吸附速率,但不是唯一的速率控制步骤,计算得到的表观吸附活化能表明,该吸附过程以物理吸附为主,废轮胎活性炭用量为0.3 g/L时,苯酚浓度小于2 μg/L。     

AlPO-18分子筛膜在N_2/CH_4体系中的分离性能研究

采用廉价的N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)为结构导向剂,通过2次水热合成法,在大孔管状莫来石支撑体上成功制备出具有N_2/CH_4分离性能且重复性良好的AlPO-18分子筛膜.对合成的AlPO-18分子筛膜进行了不同单气体的渗透性能测试;考察了测试压力及温度对N_2、CH_4在AlPO-18分子筛膜上的气体渗透行为影响.在303 K及0.1 MPa压差测试条件下,性能最佳的AlPO-18分子筛膜对N_2的渗透速率及N_2/CH_4的理想选择性分别为0.91×10~(-7) mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1)和7.9.     

超低温预处理对椰壳基活性炭物理特性的影响

为提高活性炭的吸附性能并降低制备工艺能耗,研究超低温预处理对活性炭品质及其制备工艺的影响,采用液氮对椰壳进行了超低温预处理。通过快速升温活化,在600 ℃下即制得比表面积超过无预处理800 ℃下制得的活性炭,比表面积由1600 m2/g增大至2300 m2/g以上,微孔总体积也由0.67 cm3/g增加至0.92 cm3/g。结果表明,超低温预处理方式对提高活性炭品质和降低工艺能耗都有显著的促进作用,该研究为活性炭功能性开发和表面结构改良研究提供了参考依据。     

硫改性椰壳活性炭管道喷射脱汞实验研究

选用生物质废弃物椰壳制备活性炭脱汞吸附剂,并在不同温度下进行载硫改性.采用N2吸附/脱附、热重质谱联用(TG-MS)、X射线近边吸收结构(XANES)等方法对吸附剂进行孔隙结构和硫存在形态表征.在模拟烟气管道喷射实验装置上进行汞吸附脱除实验研究.结果表明,载硫温度500℃时椰壳活性炭汞吸附效率优于商用富硫活性炭.活性炭汞吸附脱除能力由孔隙结构、硫含量与硫存在形态共同决定.硫含量随着载硫温度的提高而降低,孔隙结构参数得到优化.元素硫、噻吩与硫酸盐为活性炭硫的主要存在形态,噻吩为有机硫的主要形态.元素硫与噻吩均有利于汞吸附脱除,其中元素硫效果最优.模拟烟气组分的加入促进了活性炭脱汞效率的提高.     

聚醚酰胺CH_4/N_2气体分离膜

为了有效分离CH_4与N_2以提高煤层气的利用率,用溶剂挥发法制备了聚醚酰胺(Pebax3533)气体分离膜.通过红外光谱,差示扫描量热仪以及原子力显微镜对膜结构进行了表征,并考察了不同压力、温度条件下CH_4、N_2单气体渗透性能以及0.1 MPa、25℃条件下混合气的体积分数变化情况.结果表明:随温度升高,CH_4与N_2单气体的渗透性都增大,而CH_4/N_2选择性降低;随压力增大,CH_4与N_2单气体的渗透性都减小,而CH_4/N_2选择性提高.经过膜分离后的混合气,N_2的体积分数由80%降低到61.7%,而CH_4的体积分数则由20%提高到38.3%,达到煤层气发电应用要求.     

KMnO4和KOH改性椰壳生物炭的制备及其去除废水中铀的机理研究

用KMnO₄和KOH对椰壳生物炭进行改性,制备成改性椰壳生物炭。采用傅立叶红外光谱对其进行了表征,探究了吸附剂投加量、温度、溶液pH和U(VI)初始质量浓度对U(VI)吸附性能的影响,分析了其吸附铀的机制。结果表明:在T=298 K、c₀=10~80 mg/L,pH=5的条件下,改性椰壳生物炭对U(VI)的吸附能力达到4.82 mg/g;改性椰壳生物炭的—OH可与U(VI)发生络合反应;改性椰壳生物炭对U(VI)的吸附符合准二级动力学模型、粒子内扩散模型以及Langmuir等温吸附模型。     

使用双端氨基聚乙二醇制备SAPO-34分子筛膜及CO_2/CH_4分离（英文）

首次采用双端氨基聚乙二醇作为模板剂和晶体生长抑制剂制备SAPO-34分子筛和分子筛膜.采用XRD、SEM和N_2吸附-脱附对合成的SAPO-34分子筛和分子筛膜进行表征.所制备SAPO-34分子筛膜用于CO_2/CH_4混合气体分离,在温度为295 K,分子筛膜两侧压差为0.14 MPa条件下,CO_2/CH_4分离选择性高达317,CO_2渗透率达到1.46×10~(-6)mol·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1).结果表明,使用双端氨基聚乙二醇800制备的SAPO-34分子筛膜在天然气处理过程中具有广阔的应用前景.     

浅谈KOH活化法对超级活性炭制备的影响

选用新疆独山子地区石化厂石油焦作为原材料,用KOH作为活化剂,采用化学活化法制备超级活性炭。制取过程中分别列举了碱炭比值、活化作用时间、活化维持温度等工艺参数对活性炭碘吸附值的影响;利用液氮吸附法对活性炭的比表面积、孔容孔径分布进行了表征。结果表明:在制备超级活性炭的过程中,碱炭比、活化温度和活化时间等条件起到关键作用,当碱炭比为4,活化温度为800℃时,活化时间为1.5h时,可以制得比表面积为2 411m2/g,孔容为1.11cm3/g,碘吸附值为2 536mg/g的石油焦基活性炭。     

两步热聚合法制备多孔氮化碳及其吸附性能

以三聚氰胺和氯化锂为原料,通过两步热聚合法制备了多孔氮化碳。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等对所制备多孔氮化碳的性能进行了表征,通过氮吸附法对样品的比表面积及孔结构进行了测试分析。结果表明:所制备的多孔氮化碳为石墨相,其比表面积达到了86.7 m2/g,远高于简单热聚合法制备的块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4)。对亚甲基蓝的吸附动力学研究表明,g-C_3N_4对水中亚甲基蓝的吸附满足准二级动力学模型,多孔g-C_3N_4的吸附速率和吸附量远高于块状g-C_3N_4。     

马铃薯废渣玉米秸秆活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

以玉米秸秆、马铃薯废渣为原料,采用磷酸活化法制备了活性炭,并对其进行了BET、TG/DTG、SEM等表征.研究了原料、浸渍比对活性炭样品吸附亚甲基蓝性能的影响,用准一级动力学模型、准二级动力学模型以及Langmuir、Freundlich、Toth吸附等温模型对亚甲基蓝吸附数据进行了拟合.结果表明,在马铃薯废渣与玉米秸秆干重比为1∶1,浸渍比为150%,活化温度为700℃,活化时间为60min的条件下,所得活性炭吸附性能最优,对亚甲基蓝的吸附量可达383.0mg·g-1,为国家一级品标准的2.84倍.