活性炭改性及其对二氧化碳吸附的研究

论文摘要

温室效应造成全球变暖的问题,造成生态环境的破坏很严重。人们采用了很多严厉措施控制二氧化碳的排放,而限制二氧化碳的排放又会阻碍社会经济的发展,因此开发吸附二氧化碳的技术以及良好的吸附分离材料会带给我们良好的社会经济效益,促进人类社会的进步。因此,本文实验的目的是通过活性炭、活性碳纤维、沸石以及改性后活性炭的吸附实验,研究对二氧化碳具有更好吸附效果的吸附剂。本论文根据活性炭吸附二氧化碳的实验,研究原料气中二氧化碳浓度、原料气流量、吸附温度三个主要因素的影响,并记录活性炭的吸附穿透曲线及二氧化碳吸附量曲线。通过实验研究可知,原料气入口二氧化碳的浓度和原料气流量的增加有利于活性炭吸附二氧化碳;而吸附温度的升高不利于活性炭的吸附。根据本实验的条件,对吸附二氧化碳的实验均采用在室温25℃,压力0.1MPa条件下,原料气二氧化碳浓度10%,原料气流量为0.1L/min进行研究。在这种条件下,对活性炭纤维和沸石进行实验,并分别记录吸附穿透曲线及二氧化碳吸附量曲线。通过改性后活性炭吸附二氧化碳的研究,可知道活性炭空隙结构,表面化学性质等对活性炭的吸附能力有影响,增强活性炭表面含氧和含氮官能团以及增加活性炭微孔结构会提高活性炭对二氧化碳的吸附性能。实验表明,采用在室温25℃,压力0.1MPa条件,二氧化碳的浓度为10%,原料气流量在0.1L/min的条件下,在浓度为10%的乙酸铜溶液中活化6小时后,这时活性炭的二氧化碳吸附量最大。与其他吸附剂比较,活性炭成本低廉,吸附后的活性炭可以深埋于土壤,海洋以及油气层中,无污染,因此选用改性的活性炭更好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 二氧化碳的危害及其主要来源
• 1.3 课题研究内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 国内外主要吸附二氧化碳方法
• 2.2 常用二氧化碳吸附剂及其研究
• 2.2.1 活性炭
• 2.2.2 沸石分子筛
• 2.2.3 活性炭纤维
• 2.2.4 硅胶
• 2.2.5 黏土
• 2.2.6 新型二氧化碳吸附剂国内外研究现状
• 2.3 吸附基本概念
• 2.3.1 吸附的定义
• 2.3.2 吸附剂及其孔结构
• 2.4 吸附等温线理论
• 2.4.1 Freundlich 公式
• 2.4.2 Langmuir 理论
• 2.4.3 BET 理论
• 2.4.4 双Langmuir 模型
• 2.5 化学吸附及其特点
• 2.6 本章小结
• 第三章 实验部分
• 3.1 实验药品及主要仪器设备
• 3.1.1 实验药品
• 3.1.2 实验仪器设备
• 3.2 实验装置、流程及方法
• 3.2.1 原料气的配置
• 3.2.2 实验装置及流程
• 3.2.3 转子流量计校准
• 3.2.4 手持式尾气检测仪装置的使用
• 3.3 吸附剂及其预处理
• 3.4 吸附柱的填充
• 3.5 吸附剂吸附二氧化碳
• 3.5.1 原料活性炭吸附二氧化碳
• 3.5.2 聚丙烯腈基活性炭纤维吸附二氧化碳
• 3.5.3 沸石分子筛吸附二氧化碳
• 3.5.4 降温、结冰改性AC 及其对二氧化碳的吸附
• 3.5.5 氢氧化钠溶液改性AC 及其对二氧化碳吸附
• 3.5.6 乙酸铜溶液改性AC 及其对二氧化碳吸附
• 3.5.7 双氧水改性AC 及其对二氧化碳吸附
• 3.5.8 乙酸溶液改性AC 及其对二氧化碳吸附
• 3.5.9 乙酸铵溶液改性AC 及其对二氧化碳吸附
• 3.6 活性炭改性的分析
• 3.6.1 BET 比表面积分析
• 3.6.2 扫描电镜（SEM）
• 3.6.3 元素分析（EDX）
• 3.6.4 傅里叶变换红外光谱分析
• 第四章 吸附二氧化碳的实验研究
• 4.1 活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.1.1 转子流量计的校准
• 4.1.2 原料活性炭吸附二氧化碳
• 4.1.3 不同二氧化碳浓度对吸附的影响
• 4.1.4 不同原料气流量对活性炭吸附的影响
• 4.1.5 不同温度对吸附的影响
• 4.1.6 活性炭吸附二氧化碳小结
• 4.2 改性后的活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.2.1 降温结冰改性活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.2.2 氢氧化钠溶液改性活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.2.3 乙酸铜溶液改性活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.2.4 双氧水改性活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.2.5 乙酸溶液改性活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.2.6 乙酸铵溶液改性活性炭吸附二氧化碳的实验研究
• 4.3 活性炭纤维吸附二氧化碳的实验研究
• 4.4 分子筛吸附二氧化碳的实验研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位论文期间发表的论文
• 致谢