活性炭吸附脱除低浓度乙烷的研究
回收二氧化碳有利于减缓温室效应，实现资源的优化利用。工业气源中含有的微量乙烷难以脱除，利用吸附法选择合适的吸附剂脱除乙烷具有关键作用。 首先对多种类型吸附剂进行筛选，选择椰壳活性炭作为脱除低浓度乙烷的最优吸附剂。活性炭比表面积大、微孔结构丰富、表面化学基团多样化，是一种性能优良的吸附剂。考察了实验条件对乙烷吸附性能的影响。结果表明，活性炭吸附乙烷的穿透吸附量随原料气流速增大而降低，随活性炭粒度增大而降低，但原料气流速过低或粒度过小不利于工业应用，因此确定原料气流速为80 mL/min，活性炭粒度为20-40目。 分别选用ZnCl2和H3PO4为活化剂，对商业椰壳活性炭进行二次活化，考察活化条件和浸渍条件对乙烷吸附量及样品的影响。 以ZnCl2为活化剂，首先利用正交实验初步研究，再通过单因素实验考察了各个因素对样品吸附乙烷性能的影响规律。结果表明，最佳实验条件为:浸渍比为0.5，活化温度为650℃，浸渍时间为24 h，浸渍温度为50℃，活化时间为4h。穿透吸附量较未处理椰壳活性炭提高了88％，可达201.6 ug g-1。此外，考察了混合方式对吸附乙烷性能的影响，结果表明化学浸渍法使活化物质均匀分散于活性炭中，对其进行均匀活化，穿透吸附量较高。对样品的再生进行初步研究，得出结论样品可重复使用四次。 采用N2物理吸附，红外光谱，XRD，扫描电镜对样品进行表征。分析得出，ZnCl2二次活化提高了活性炭的比表面积，有效调节了活性炭的孔径结构，使孔径分布更加均匀，其微晶尺度略微减小。 以H3PO4为活化剂，首先利用正交实验初步研究，再通过单因素实验考察各因素的影响规律。结果表明，最佳实验条件为:活化温度为300℃，浸渍比为0.8，活化时间为2h，浸渍时间为3h。穿透吸附量提高了129％，最高达246.4 ug g-1。H3PO4较ZnCl2活化温度低，收率高，操作简单，就乙烷吸附性能而言更适合作为二次活化剂。
活性炭;乙烷浓度;吸附脱除;化学浸渍法;孔径结构
大连理工大学
硕士
工业催化
张永春
2015
中文
TQ424.1;O623.11
72
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）