无烟煤制备颗粒活性炭及其PSA分离CH_4/N_2性能

为高效利用矿井煤层气,以重庆无烟煤为原料,采用简单的空气预氧化-碳化工艺制备了变压吸附（PSA）分离CH4和N2混合气体（CH4/N2）所用的颗粒活性炭（GAC）吸附剂,采用穿透和PSA实验研究了制备工艺条件对GAC分离CH4/N2的效果及其影响,利用低温液氮吸附和透射电镜（TEM）方法对GAC进行孔结构表征,利用傅立...     

粘结剂对颗粒活性炭PSA分离CH4/N2性能的影响

以褐煤为原料,分别采用煤焦油、可溶淀粉和聚丙烯酰胺(PAM)作粘结剂,制备了用于变压吸附(PSA)分离CH4和N2混合气体(CH4/N2)的三种颗粒活性炭GAC-C、GAC-T和GAC-P,对样品的表面官能团和孔结构进行表征,研究了粘结剂对活性炭PSA分离CH4/N2性能的影响.结果表明:粘结剂的种类和用量对样品分离效...     

制备工艺对褐煤基颗粒活性炭PSA分离CH4/N2性能的影响

以褐煤为原料,可溶淀粉作粘结剂,采用不同工艺制备PSA分离CH4/N2用颗粒活性炭,探讨了制备工艺及粘结剂添加比例、升温速率和活化水用量对样品分离性能的影响.结果表明,对原料碳化/水洗脱灰、添加碱式碳酸镁可以提高样品的分离性能;原料碱洗脱灰、预氧化及添加KOH不利于PSA分离CH4/N2用颗粒活性炭的制备;当碳化温度和...     

变压吸附分离CH_4/N_2的分子筛吸附剂进展

综述了国内外变压吸附(PSA)分离CH4/N2所采用的分子筛吸附剂,包括沸石分子筛(ZMS)与碳分子筛(CMS)的研究和应用状况;介绍了ZMS和CMS的种类及其PSA分离CH4/N2的原理和效果;详细阐述了不同种类ZMS的组成、孔结构与其PSA分离CH4/N2效果之间的关系;分析了各种不同分子筛PSA分离CH4/N2中的优势与不足。具有动力学分离效应的分子筛型吸附剂在分离CH4/N2的PSA过程中具有能耗费用低、分离效果较好的优势,因此加强其研发将是今后的发展趋势。     

H3PO4活化紫茎泽兰制备活性炭及其性能研究

以紫茎泽兰为原料,采用H_3PO_4活化的方式在管式电阻炉中加热制备紫茎泽兰基活性炭。主要考察以N2作保护气体时活化温度、保温时间以及H_3PO_4浓度(质量分数)对活性炭吸附性能及得率的影响。获得优化实验条件:活化温度400℃、保温时间60 min、H_3PO_4浓度50%,并测得相应的亚甲基蓝吸附值为210 mg/g、得率为59.70%,其中亚甲基蓝吸附值为国家标准GB/T 13803.2-1999活性炭一级品的1.6倍。优化实验条件下活性炭的BET比表面积、总孔体积、平均孔径分别为1346m2/g、0.83cm3/g、2.45nm,同时用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对活性炭进行分析表征。实验结果表明紫茎泽兰是一种制备活性炭的良好前驱体材料。     

活性炭物理结构与其变压吸附分离瓦斯性能

活性炭(AC)在煤层瓦斯气体吸附分离上具有良好的应用前景。选用4种活性炭,利用77K氮气吸附表征了活性炭的物理性质。在自制的静态吸附装置上,测量了4种活性炭样品对瓦斯气(CH4/N2混合气体)在298K和318K时的平衡吸附量,结果发现4种活性炭对CH4/N2吸附能力有较大的差异。用Langmuir吸附方程关联实验数据,计算出4种活性炭在不同温度下对CH4/N2的分离因子。结合4种活性炭的物理性质以及其对CH4/N2的吸附量,分析了影响活性炭对CH4/N2的吸附量的因素。活性炭在变压吸附分离浓缩瓦斯时,应具备合适的孔径,比表面积和孔容越大越好。     

炭分子筛的结构和表面性质对其吸附分离CH4/N2和CO2/N2的影响

对日本Takeda(CMS-1)、Kuraray(CMS-2)和德国BF(CMS-3)3种炭分子筛(CMS)的孔结构和表面官能团进行了表征,分析了它们对CH4/N2和CO2/N2的吸附平衡和吸附动力学分离性能,以及CMS的结构与表面性质对吸附性能的影响。结果表明,CMS-1和CMS-2可实现CH4/N2的动力学分离,还可实现N2/CO2的平衡分离;CMS-3平衡分离CH4/N2和CO2/N2的效果要优于动力学分离。孔结构是影响炭分子筛分离性能的直接因素,孔径分布的差异使CMS-1和CMS-2对CH4/N2的位阻-动力学分离效应表现得更为明显;表面含氧官能团有利于提高炭分子筛的吸附分离性能。     

氮气吸附技术在气体纯化中的应用研究进展

介绍了吸附法脱除N2的工业应用,包括空分行业中O2/N2分离、煤层气和天然气中CH4的浓缩、高纯气中N2的深度脱除以及制N2工艺。N2的吸附脱除工艺主要采用PSA技术,吸附剂主要包括天然及合成沸石分子筛、改性分子筛(离子交换及不同Si/Al比改性)、活性炭、金属有机化合物等。     

成型活性炭的制备及其甲烷吸附性能的研究

以羧甲基纤维素(CMC)为粘结剂、比表面积为2325m2/g的粉状活性炭为原料,考察了成型活性炭的制备及其对甲烷吸附性能的影响。正交实验结果表明,影响甲烷体积吸附量的因素由大到小依次为:成型压力>热处理温度>热处理时间>粘结剂的添加比例,并且得出了这种成型活性炭的最佳成型工艺,即:成型压力62.5MPa,热处理温度250℃,热处理时间90min,粘结剂质量添加比例20%。用最佳条件制备的成型活性炭在298K和3.6MPa下对甲烷的体积吸附量可达167.9。     

竹质中孔活性炭的制备及其吸附性能研究

以毛竹废料为原料通过磷酸活化法制备了具有较高比表面积并含有大量中孔的活性炭.讨论了磷酸浓度、浸渍温度、浸渍时间、活化温度及活化时间对活性炭性质的影响.在以80%磷酸于80℃下浸渍原料9d,500℃下活化4h的条件下所得活性炭的中孔体积最大,其数值为0.67cm3/g,比表面积为1567m2/g,中孔比例达47.18%.实验测定了CH4,N2,O2和CO2在该活性炭上的298K吸附等温线.实验结果表明,该活性炭对二氧化碳的吸附能力明显优于CH4、O2和N2,是适用于CO2/N2、CO2/O2、CO2/空气气体混合物中CO2吸附分离的优良吸附剂.     

Adsorption kinetics and thermodynamics of CO2 and CH4 on activated carbon modified by acetic acid

In order to improve the properties of activated carbons in the separation of carbon dioxide/methane mixture, organic acid, namely acetic acid, is used to modify the commercial coconut shell activated carbons. The modified sample 15H-AC shows greater adsorption capacity than the raw material. To further explore the adsorption mechanism of carbon dioxide and methane on 15H-AC, adsorption kinetics and thermodynamics are studied and compared with that on R-AC. According to the results of adsorption kinetic study, it can be observed that the diffusion of both carbon dioxide and methane on 15H-AC is faster than that on the raw material. The findings obtained in the adsorption thermodynamics indicate that the interaction of both carbon dioxide and methane with the modified sample is stronger and the spontaneity degree is higher. The physical adsorption of carbon dioxide on 15H-AC indicates that the regeneration of the adsorbents is easy. The modified activated carbon, which possesses higher adsorption capacity, faster adsorption rate and good reproducing property, is promising in the separation of carbon dioxide / methane gas mixtures industrially.     

PCVD法对碳化硅陶瓷的表面改性研究

利用等离子辉光放电化学气相沉积技术（ＰＣＶＤ），控制甲烷与磋烷质量流量比、硅烷与氨质量流量比，在碳化硅基体表面分别沉积上无定形碳化硅和氨化硅薄膜，研究其膜的组成、沉积工艺、厚度等对碳化硅陶瓷的强度改性影响．在一定的沉积条件下沉积的碳化硅薄膜可以使基体强度提高２０％达到８５０ＭＰａ，沉积氮化硅薄膜使强度提高３０％达到９００ＭＰａ，改性的效果很明显．     

甘蔗渣基纳米孔碳在超级电容器中的应用(英文)

以甘蔗渣为原料,采用微波化学活化法制备了一类纳米孔碳,并将其用作离子液体超级电容器的电极材料。采用氮气吸附、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等手段对制备的纳米孔碳进行系统的结构表征。结果表明,当氯化锌溶液的浓度从20%增大到60%时,所制备的纳米孔碳的孔径从2.5nm增加到7.0nm,这说明纳米孔碳的孔径可以简单地通过控制氯化锌溶液的浓度来调节。通过循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗等方法测试纳米孔碳作为离子液体超级电容器电极材料时的电化学性质。研究结果表明,在离子液体中纳米孔碳的电容性能与其孔径紧密相关,纳米孔碳的孔尺寸越大,电容性能越好。     

Preparation and characterization of carbon molecular sieves from chestnut shell by chemical vapor deposition

In this study, carbon molecular sieves (CMS) were produced from chestnut shell by chemical activation process followed by chemical vapor deposition (CVD) of methane. The influences of deposition temperature (800–900?°C), time (15–60?min) and flow rate of CH₄ (100–300?mL/min) on pore development of carbon molecular sieve were investigated. The produced CMSs were characterized by several techniques such as N₂ adsorption, CO₂ adsorption, CH₄ adsorption, elemental analysis, FTIR analysis and SEM analysis. The textural analysis of the CMS samples showed the successful deposition of methane on pores of the produced activated carbon derived from chestnut shell to yield a microporous CMS with a narrow pore size distribution. The deposition temperature, time and flow rate of CH₄ were shown to strongly affect the pore structure of the CMS. The maximum CO₂ adsorption capacity (525.7?mg/g) was obtained at a deposition temperature of 850?°C, time of 30?min, and CH₄ flow rate of 100?mL/min.     

气体种类对CVD法制备碳纳米管的影响研究

以甲烷(CH4)和丙烷(C3H6)为碳源气,以纳米级NiO/SiO2气凝胶为催化剂,采用化学气相沉积法(CVD),在合适的工艺条件下,制备出碳纳米管.通过XRD、TEM、BET吸附等手段对制得的碳纳米管进行了表征,考察气体种类对碳纳米管的影响.结果表明:采用两种碳源气制备的碳纳米管,其形貌和结构均有所不同.由CH4制备的碳纳米管长径比大,管壁光滑,形貌规整;而由C3H6制备的碳纳米管,产物中有少量无定形物,且管壁不光滑,有折点出现.     

变压吸附分离技术中水对活性炭吸附性能的影响

通过实验考察了水对活性炭TK-T1和TK-T2吸附性能的影响。通过测试活性炭对H2、N2、CO2纯组分的吸附量,考察活性炭吸附性能。活性炭含水量越多,活性炭吸附性能越弱,对CO2的吸附量越小;相同含水量,再生真空度越高,对CO2的吸附量越大,但含水量和再生真空度几乎不影响活性炭的分离性能;采用抽真空再生,可以恢复活性炭的活性。     

变压吸附浓缩低甲烷浓度煤层气的实验研究

通过两塔真空变压吸附装置,对低甲烷浓度的煤层气进行了浓缩实验。实验中研究了两种活性炭、三种不同的流程以及均压时间和节流孔径等操作参数对解吸气甲烷浓度和甲烷回收率的影响。结果表明,比表面积和分离因子都较大的活性炭更适合用作浓缩煤层气的吸附剂;上下不同步均压流程比其他两种流程有更好的浓缩效果且上、下均压时间都存在着最佳值;节流孔径对甲烷回收率影响较大,为同时保证解吸气甲烷浓度和甲烷回收率,需要选择合适的节流孔径。这些研究结果可为变压吸附浓缩低浓度煤层气的深入研究和工程应用提供参考。