Ti改性活性炭分离CH_4/N_2的实验研究

针对甲烷气体(煤矿乏风瓦斯)的富集与分离,研究了活性炭吸附材料(AC)的Ti改性方法,讨论了对CH4/N2分离性能的影响.结果表明:Ti改性炭活性在1 100℃、N2保护焙烧后孔径分布更均一;CH4的吸附量达到34.4 mL/g,比未改性的活性炭和160℃水热方法 Ti改性的活性炭增加了51.5%;CH4常压穿透曲线的穿透点比未改性的活性炭和160℃水热方法 Ti改性的活性炭分别滞后了41%和50%.     

Surface functional groups and redox property of modified activated carbons

A series of activated carbons (ACs) were prepared using HNO3, H2O2 and steam as activation agents with the aim to introduce functional groups to carbon surface in the ACs preparation process. The effects of concentration of activation agent, activation time on the surface functional groups and redox property of ACs were characterized by Temperature Program Desorption (TPD) and Cyclic Voitammetry (CV). Results showed that lactone groups of ACs activated by HNO3 increase with activation time, and the carboxyl groups increase with the concentration of HNO3. Carbonyl/quinine groups of ACs activated by H2O2 increase with the activation time and the concentration of H2O2, although the acidic groups decrease with the concentration of H2O2. The redox property reflected by CV at 0 and 0.5 V is different with any kinds of oxygen functional groups characterized by TPD, but it is consistent with the SO2 catalytic oxidization/oxidation properties indicated by TPR.     

活性炭捕集燃煤烟气中二氧化碳的模拟分析

为探究适合描述活性炭吸附CO₂的数学模型和蒸汽吹扫再生CO₂的固体吸附工艺,使用Aspen Adsorption模拟固定床动态吸附烟气中CO₂的过程.模拟与实验的穿透曲线的对比表明,与采用纯组分吸附、Particle MB传质模型得到的模拟结果相比,采用理想吸附-线性阻力模型（IAS-LDF组合模型）得到的模拟结果与实验数据的一致性更高.建立完整变温吸附模型,使用高温蒸汽和吸附后烟气分别加热和冷却再生床,分析吹扫温度、吸附/脱附时间对CO₂捕集率、产品纯度和分离能耗的影响.结果表明,提高吹扫温度能够较大地提升捕集率,并且需要增加的能耗较少,但是对产品纯度的提升较小.当吸附/脱附时间为2~4 min时,吹扫温度从100℃升到200℃,捕集率平均提高了11.1%,能耗提升了13.9%,产品纯度仅平均提高了1.7%.提高吸附/脱附时间能够显著提升产品纯度,但是会降低捕集率和增加较多的能耗.在100~200℃吹扫温度下,吸附/脱附时间从2 min增加到4 min,产品纯度平均提升了13.6%,CO₂捕集率平均下降了4.8%,能耗提升了43.1%.     

New activated carbon with high thermal conductivity and its microwave regeneration performance

Using a walnut shellas a carbon source and ZnCl_2 as an activating agent,we resolved the temperature gradient problems of activated carbon in the microwave desorption process.An appropriate amount of silicon carbide was added to prepare the composite activated carbon with high thermalconductivity while developing VOC adsorption-microwave regeneration technology.The experimentalresults show that the coefficient of thermalconductivity of SiC-AC is three times as much as those of AC and SY-6.When microwave power was 480 W in its microwave desorption,the temperature of the bed thermaldesorption was 10 ℃ to 30 ℃ below that of normalactivated carbon prepared in our laboratory.The toluene desorption activation energy was 16.05 k J·mol~(-1),which was 15% less than the desorption activation energy of commercialactivated carbon.This study testified that the process could maintain its high adsorption and regeneration desorption performances.     

VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究

采用吸附法去除室内挥发性有机污染物VOCs，以活性炭纤维（ACF）作为吸附剂，用苯、甲苯作为VOCs的代表物，对影响活性炭纤维吸附性能的入口气体浓度、气体混合、物化性质、填充密度等因素进行了探讨．实验结果表明，初始浓度大则穿透时间短；甲苯比苯更易被吸附；苯和甲苯混合吸附时，吸附能力强的甲苯有置换吸附能力弱的苯的现象发生；填充密度对穿透时间与饱和时间有影响，密度大利于吸附．     

LB型节能高温变换催化剂的程序升温脱附

针对LB型节能高温变换催化剂工程应用、过程优化、表面性能研究之必需,运用程序升温脱附(Temperature-Programmed Desorption,TPD)技术,实验测得CO,H2O,CO2在催化剂上的TPD曲线.运用Origin7.5的PFM多峰分析和拟合模块,对各TPD曲线进行分离模拟;借助MATLAB操作平台自编程序进行脱附动力学回归,得到脱附活化能、频率因子、脱附级数等脱附动力学参数.表明LB型节能高温变换催化剂具有较好的低汽气比操作性能,对CO不存在多个不同吸附活性中心,对H2O存在多种吸附活性中心,对CO2存在低温区和高温区两类吸附活性中心.CO,H2O,CO2在LB催化剂上的脱附呈现一级脱附动力学特征.探讨了LB型节能高温变换催化剂表面吸附活性中心类型和对CO,H2O,CO2的TPD行为.     

VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究

采用吸附法去除室内挥发性有机污染物VOCs,以活性炭纤维(ACF)作为吸附剂,用苯、甲苯作为VOCs的代表物,对影响活性炭纤维吸附性能的入口气体浓度、气体混合、物化性质、填充密度等因素进行了探讨.实验结果表明,初始浓度大则穿透时间短;甲苯比苯更易被吸附;苯和甲苯混合吸附时,吸附能力强的甲苯有置换吸附能力弱的苯的现象发生;填充密度对穿透时间与饱和时间有影响,密度大利于吸附.     

铜盐改性活性炭去除养殖场中的硫化氢

养殖场恶臭气体带来的环境污染日益受到人们的重视,它的治理已成为亟待解决的问题.通过高温水热化学改性与硫酸铜溶液浸渍联合对活性炭进行改性,在自制的固定床吸附装置中,考察了改性活性炭在不同条件下吸附养殖场中硫化氢的效果.结果表明,低温对物理吸附有利,但是对化学吸附不利,温度升高化学吸附增强,但同时物理吸附减弱,在80℃时两种吸附达到最佳平衡状态;随着空速增加,气体流速也增大,H2S分子在固定床中的停留时间缩短,吸附容量也随之减小.进气浓度在150～850 mg/m3范围内,改性活性炭对H2S的吸附能力随着浓度增加逐渐降低且穿透时间也缩短.同时,通过BET、FTIR（傅里叶变换红外光谱分析）、TPD（程序升温脱附）和Boehm滴定酸碱官能团等方法对改性前后活性炭进行表征,认为活性炭孔隙结构、官能团种类及数量和表面酸碱性对活性炭吸附H2S的能力有重要影响.     

M/AC和MY分子筛吸附脱除FCC汽油中硫的研究

制备了金属离子改性吸附剂--M/AC和MY分子筛,用于真实汽油吸附脱硫,并检测了它们对真实汽油的脱硫效果。其中考察不同金属离子改性吸附剂、吸附剂的用量(剂油比)等对脱硫性能的影响,及改性后的吸附剂Cu/AC于不同吸附温度和不同吸附时间对脱硫性能的影响。结果表明:Cu2+、Ag+改性的分子筛和活性炭表现出良好的吸附能力,并且活性炭对FCC汽油脱硫性能优于NaY分子筛的脱硫性能。综合考虑,筛选出吸附剂Cu2+/AC,在温度为30℃、静态吸附6 h、剂油比(g/mL)为1∶10的条件下对FCC燃料油吸附脱硫最佳。     

苯蒸汽回收活性炭吸附剂的筛选研究

以苯蒸汽回收的吸附剂筛选为出发点,研究了苯蒸汽在不同系列吸附剂上的吸附、脱附性能以及活性炭微孔结构对吸附性能的影响。结果表明:所用吸附剂的吸附容量和工作容量优于一般市售活性炭。可望应用于国内石化企业等行业的苯蒸汽吸附回收利用。     

粉末活性炭吸附水中苯的热力学研究

为研究粉末活性炭(PAC)对苯的吸附性能,对比分析两种PAC的物理化学性质.结果表明:煤质炭微孔面积320 m2/g远小于木质炭微孔面积563 m2/g,煤质炭表面基团比木质炭丰富.使用Dubinin和Sper-pinsky(DS)公式对活性炭吸附水分子进行定性分析,表明煤质炭易于吸附水分子,木质炭更易于吸附苯;研究两种炭对苯的吸附等温线,比较Langmuir、Freundlich、Sips、Toth方程描述吸附等温线的准确性,结果表明Toth方程相关性系数最接近1,更适合描述PAC吸附水中苯;木质炭吉布斯自由能变(-ΔG 0)、吸附焓变(ΔH 0)、吸附熵变(ΔS 0)均大于煤质炭的,表明木质炭更易于吸附苯.     

CATB改性SPAO-44分子筛吸附脱碱性氮研究

研究了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性SAPO-44分子筛对模拟油中的碱性氮化物吡啶的吸附特性。考察了CTAB物质的量对SAPO-44分子筛吸附碱性氮化物性能的影响,并对吸附脱碱性氮的吸附等温线、动力学、热力学进行了研究。结果表明,当添加的CTAB物质的量配比数值为0.06时,最大平衡吸附量达到7.24 mg/g;与未改性SAPO-44分子筛相比,改性SAPO-44分子筛对碱性氮的吸附效果更好。改性SAPO-44分子筛对碱性氮的吸附等温线更符合Freundlich方程,该吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附活化能为48.25kJ/mol。     

助剂对CuO-ZnO-ZrO2 催化剂CO2 加氢制甲醇性能的影响

采用燃烧法制备了Al₂O₃、CeO₂、NiO 金属氧化物改性的CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂,通过X 射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、H2-程序升温脱附(H2-TPD)、CO₂-程序升温脱附(CO₂-TPD)表征手段,探讨Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂对催化剂物相组成及微观结构的影响,且在固定床连续流动反应装置上考察了添加3种不同助剂对CO₂ 加氢合成甲醇性能的影响。结果表明,Al₂O₃、CeO₂、NiO 助剂均有助于提高CuO-ZnO-ZrO₂ 催化剂的活性,且添加适量CeO₂ 的催化剂催化效果最好;3种助剂都可以抑制CuO 晶粒的生长和提高CuO 的分散度,从而更利于催化剂的还原和H2 的吸附解离;3种金属氧化物助剂均可不同程度地调变催化剂表面碱强度和碱性位数目,较之NiO 改性的催化剂,Al₂O₃ 和CeO₂ 改性的催化剂表面碱强度更强,碱性位数目也更多,从而更利于CO₂ 的吸附活化。     

改性芦竹对磷酸根动态吸附及脱附再生的研究

将芦竹与环氧氯丙烷、乙二胺、三乙胺反应,合成出一种新型吸附剂。研究了改性芦竹对磷酸根的动态吸附及脱附再生效果,分别考察了在动态吸附、脱附再生过程中各种因素的影响。实验结果表明:与改性前相比,芦竹的吸附性能有了很大提高。随着KH2PO4溶液质量浓度的增加,改性芦竹吸附磷酸根至饱和的时间缩短,动态吸附的穿透点提前;随着KH2PO4溶液流速增大,改性芦竹对磷酸根的去除率降低;在pH为5.0时,吸附效果最好;脱附再生实验中,分别选用0.01mol/LNaCl溶液、HCl溶液和NaOH溶液做脱附剂进行脱附可以得到较好的脱附效果。     

超声波和添加剂对活性炭中孔及吸附性能的影响

以商品活性炭为原料、碳酸钾和助剂为复合添加剂,浸渍过程采用超声波处理,进行再活化、酸洗、水洗.通过测定所制备活性炭的碘值、亚甲蓝值及氮气吸附、脱附等温线,研究了添加剂和超声波处理对活性炭碘值、亚甲蓝值及中孔结构的影响.结果表明:复合添加剂有利于提高活性炭碘值和亚甲蓝值;在浸渍过程中采用超声波处理,相对于常规浸渍,更加有利于提高活性炭吸附性能和中孔率,但是活性炭的碘值、亚甲蓝值和中孔率随着超声波功率和时间的增加而降低.试验范围内,超声波功率40 W,处理时间50 min时,活性炭的吸附性能及中孔率最高.     

水涤脱附条件下活性炭脱除SO2和NO中吸附反应空间的研究

以不同吸附材料吸附性能测试实验的结果为依据,对水涤脱附条件下活性炭同时脱硫脱硝过程的机理进行了研究,并对参与吸附过程的反应空间进行了分析.研究表明,活性炭的孔径分布是决定吸附材料对SO2和NO吸附性能的关键因素,活性炭同时吸附SO2和NO时,反应构型临界尺寸比单纯脱硫过程中的尺寸增大,直径为1.1～1.5nm的孔隙成为主要的吸附场所,平均孔径为6.27nm、微分孔径分布峰值为1.0～3.5nm的活性炭AC6成为一种具有最佳吸附性能的活性炭.     

频率响应法研究苯在N a Y分子筛上的吸附和扩散行为

利用频率响应技术考察了苯在N a Y分子筛上的吸附、 扩散行为, 并与TG / DTG曲线和吡啶红外等技 术相结合来分析苯在分子筛上的吸附扩散机理。结果表明, N a Y分子筛中存在两种酸性中心, 即弱B酸中心和弱L 酸中心, 且以L酸中心为主; 在3 3 3、 4 2 3K时, 苯在N a Y分子筛上有两个吸附作用力, 分别是孔填充物理吸附和π电 子相互作用两种吸附形式。逐渐接近加氢催化裂化反应的温度( 5 7 3K) 时, 苯在 N a Y分子筛上的传质仍以吸附过程 为主。但是6 2 3K时, 在 N a Y分子筛上的传质以扩散过程为主, 吸附作用力弱, 易脱附, 更易于芳烃分子在其上的扩 散, 从而提高加氢裂化反应性能。     

涤纶织物纳米碳化锆粉体的表面改性

使用硅烷偶联剂KH560对纳米碳化锆粉体进行偶联改性处理,再使用改性后的纳米碳化锆粉体对涤纶织物进行整理及染色.利用扫描电镜、红外光谱和热性能测试技术对纳米碳化锆粉体和涤纶织物纤维表面形态、结构和热性能进行了表征.结果表明,纳米碳化锆粉体经过KH560改性之后,团聚现象明显改善,且发生了化学接枝反应,并通过KH560的桥接作用使纳米碳化锆颗粒牢固附着在涤纶纤维表面.涤纶织物经过纳米碳化锆粉体整理之后,起始和终止热分解温度均有所下降.染色之后纤维表面仍粘附有纳米碳化锆颗粒,纳米碳化锆整理对涤纶纤维染色和热性能没有影响.     

铁改性锰矿对砷的吸附性能研究

研究了影响铁改性锰矿除砷效果的各种因素,并对改性前后锰矿的吸附等温线进行了研究。结果表明,铁改性的最佳浓度为20g/L。在改性锰矿投加量为0.100 0g、反应温度为20℃、反应时间为60min、pH为3.0的条件下,对质量浓度为200μg/L的含砷水样,改性锰矿对As(Ⅴ)的去除率高达98.34%,而对As(Ⅲ)的去除率只有85.11%。水中Ca2+、Fe3+有增强砷的去除效果的趋势;SiO23-、CO23-和HCO3-能明显降低其去除效果。正交实验表明,SiO23-对改性锰矿除砷效果的影响大于CO23-,反应温度和时间对其影响则较小。改性前后锰矿的吸附等温线表明,在反应温度为20℃、改性锰矿投加量为0.100 0g的条件下,改性锰矿对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的饱和吸附量分别为1.701 5mg/g和2.112 0mg/g,分别比改性前提高了96.77%、87.23%。     

红薯生物质碳气凝胶的制备及其吸附性能

以红薯为原料,通过冷冻干燥、碱活化的方式制备出具有高比表面积的生物质碳气凝胶。通过更改碳化温度与活化方式制备出形貌不同的红薯生物质碳气凝胶（SPCA）和活化红薯生物质碳气凝胶（ASPCA）。利用SEM、XRD、BET低温氮气吸附?脱附与Raman光谱,对制得的生物质碳气凝胶进行表征与分析。结果表明,随着碳化温度升高,所形成的孔洞增加,碱活化对ASPCA的孔洞形成具有极大的促进作用。所制得的生物质碳气凝胶具有良好的吸附性能,在去离子水中最佳吸附条件下,对罗丹明B（RdB）的吸附量为202.2 mg/g,对甲基橙（MO）的吸附量为83.6 mg/g,对茜素红（ARS）的吸附量为160.2 mg/g。