甲烷沉积法对甲烷/氮气分离炭分子筛性能的研究

高性能甲烷/氮气分离用炭分子筛是保证低浓度煤层气变压吸附分离的前提.以椰壳炭化料为原料在一定条件下活化制备了炭前驱体,以甲烷为沉积剂通过气相炭沉积调孔制备炭分子筛,考察沉积时间、沉积温度、沉积剂浓度和沉积剂量对变压吸附分离甲烷/氮气效果的影响,采用N2吸附法分析了炭前驱体的比表面积和孔径分布.结果表明:炭化时间40 m...     

碳分子筛变压吸附空气分离活性及表征

石油焦基活性炭经Ni(NO3)2溶液室温浸渍过夜,红外灯缓慢烘干(Ni载持量5%),再经1-丁烯沉积处理,制备了催化炭沉积碳分子筛S-CMS,探讨了空气进料流量、压力和再生时间对碳分子筛空分效果的影响。结果表明,当流量为10~50 mL/min时,对空气分离效果影响很小;当吸附压力增加时,氮气浓度应该是增加的。脱附时间大于60 s时,S-CMS能够被再生。与商用T1-CMS比较,S-CMS是优秀的,在常温常压下,可获得浓度为93%的富氮气体。通过对碳分子筛表面结构的FT-IR、骨架结构-XRD及其氧化性in-situ TG/DTA的测试显示,S-CMS具有微孔分布独特的骨架网络结构,是一种潜在的优越变压吸附剂。     

沉积工艺对致密热解炭密度及显微组织的影响

以乙炔、丙烯为碳源气体,采用流化床-化学气相沉积工艺于燃料颗粒表面沉积致密热解炭包覆层,在1 150～1 230℃沉积温度及碳源气体体积分数为7％～21％下开展正交实验,研究沉积温度及碳源气体浓度对致密热解炭密度的影响.采用阿基米德原理测量致密热解炭密度,用场发射扫描电镜观察致密热解炭微观结构.研究结果表明,致密热解炭...     

用于吸附分离CH4/CO2的碳分子筛的制备研究

以碳分子筛(CMS)作为吸附剂,探索其对CH4/CO2混合气的分离纯化性能。采用化学气相炭沉积法,以价格便宜的商品椰壳基活性炭为原料,以苯为沉积剂,制备碳分子筛。研究了沉积时间和沉积温度对CMS的吸附性质的影响。采用容量法对CMS吸附CH4和CO2性能进行测定。结果表明,在沉积温度为700℃,沉积时间为40min时制备的CMS平衡吸附选择性系数为58.03,远高于活性炭的5.124,对CH4/CO2有良好的分离效果。     

核桃壳水热炭对六价铬的吸附特性

以核桃壳为前体采用水热炭化法制备水热炭,利用低温液氮物理吸附仪和傅里叶变换红外光谱仪测定水热炭的孔结构和表面官能团;实验研究其对液相中Cr(Ⅵ)的吸附特性,考察吸附剂加入量、Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、吸附时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,水热炭的孔径分布范围较宽,表面含氧官能团丰富,能够很好地吸附溶液中的六价铬;溶液pH值对Cr(Ⅵ)的脱除影响很大,pH值呈酸性时吸附效果较好,pH值为2时脱除率达98.85%.当反应温度35℃、Cr(Ⅵ)初始浓度50mg/L、水热炭投加量为16g/L、pH值为6、吸附时间为100min时,Cr(Ⅵ)离子的去除率可达98%以上。核桃壳水热炭对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附能力,吸附过程符合准二级吸附动力学模型,可用Freundlich吸附等温模型来描述,吸附等温线的线性相关性显著。     

莲杆基生物炭吸附CO2的性能研究

以莲杆为前驱体,制备了莲杆基生物炭,采用BET、TG进行了表征分析,通过吸附实验,探究了不同条件下生物炭对CO_2的吸附性能。结果表明,碳化过程中,升温速率、碳化温度对生物炭的比表面积、孔体积有较大影响,5℃·min~(-1)的升温速率下,1000℃下碳化的生物炭的比表面积最大,达378m2·g~(-1)。低温、低流速有利于CO_2的吸附,30℃、50m L·min~(-1)条件下,生物炭的吸附量可达74.98mg·g~(-1)。     

炭/炭复合材料化学液气相沉积致密化技术研究

介绍了炭/炭复合材料化学液气相沉积工艺的基本原理.化学液气相沉积工艺与热梯度化学气相沉积工艺在本质上是相同的,不同之处是化学液气相沉积用液态烃作前驱体,提高了原料的利用率,加快热解炭沉积的速率.研究了不同沉积温度对炭/炭复合材料微观组织结构的影响.采用偏光显微镜观察了材料的粗糙层、光滑层热解炭微观组织结构.研究发现用环己烷作前驱体当沉积温度为1 100℃时可以得到粗糙层结构的热解炭.     

涂覆型介孔炭/蜂窝陶瓷整体式催化剂制备及应用

以糠醇树脂为炭源制备涂覆型炭/蜂窝陶瓷(C/HC)整体式催化剂用于1,1,2,2-四氯乙烷气相催化脱HCl反应,通过添加聚乙二醇(PEG)和氢氧化钠对炭涂层的孔隙结构进行调节。扫描电镜和N2-物理吸附等表征结果表明,炭涂层在蜂窝陶瓷表面均匀涂覆,PEG的添加使炭涂层的孔隙结构从微孔向介孔转变,改变PEG相对分子质量、PEG添加量或碱浓度均可对炭涂层的介孔结构进行调节。C/HC整体式催化剂的催化性能由介孔炭涂层决定,介孔发达的C/HC整体式催化剂的活性要高于微孔活性炭催化剂。     

甲烷/氮气分离用碳分子筛的制备

为制备甲烷与氮气分离用碳分子筛,以酚醛树脂基炭化料为基体,利用甲烷为沉积剂,探讨了不同沉积条件对碳分子筛甲烷与氮气吸附量的影响,测试了沉积后样品孔结构性能,并与国内外样品进行了对照。结果表明,最佳沉积温度为850℃,在沉积时间30 min,甲烷流量100 mL/min和氮气流量200 mL/min时,沉积后碳分子筛在孔径0.3～0.67 nm之间孔容为0.083 cm³/g,平均孔径为0.516 nm,吸附甲烷性能低于同类产品,有利于动力学分离。     

K_2CO_3活化制备淀粉基碳分子筛

以可溶性淀粉为碳源、三嵌段共聚物F127为模板剂和K_2CO_3为活化剂,采用一步合成法制备系列淀粉基碳分子筛。通过扫描电子显微镜和N_2吸附-脱附分析淀粉基碳分子筛孔隙形貌和孔结构,采用热重-TG和傅里叶红外光谱表征原料和样品的物质结构官能团。结果表明,K_2CO_3浓度、F127添加比例、反应时间和反应温度影响淀粉基碳分子筛的孔隙结构。在炭化温度800℃、K_2CO_3浓度为0.50 mol·L~(-1)、F127与淀粉质量比=1∶3、反应温度50℃和反应时间12 h条件下制备的淀粉基碳分子筛,孔径集中于0.63 nm,比表面积为1 069.290 4 m~2·g~(-1),单点孔容0.667 901 cm~3·g~(-1)。     

Production of carbon molecular sieves from palm shell based activated carbon by pore sizes modification with benzene for methane selective separation

Palm shell based activated carbon prepared by K₂CO₃ activation is used as precursor in the production of carbon molecular sieve by chemical vapor deposition (CVD) method using benzene as depositing agent. The influences of deposition temperature, time, and flow rate of benzene on pore development of carbon molecular sieve (CMS) and methane (CH₄) adsorption capacity were investigated. The parameters that varied are the deposition temperature range of 600 to 1000 °C, time from 5.0 to 60 min, and benzene flow rate from 3.0 to 15 mL/min. The results show that in all cases, increasing the deposition temperature, time, and flow rate of benzene result in a decrease in adsorption capacity of N₂, pore volume and pore diameter of CMS. The BET surface area of CMS (approximately 1065 m²/g) and the adsorption capacity of CH₄ were at a maximum value at a deposition temperature of 800 °C, time of 20 min and benzene flow rate of 6 mL/min. The product has a good selectivity for separating CH₄ from carbon dioxide (CO₂), nitrogen (N₂), and oxygen (O₂).     

制备工艺对淀粉基碳分子筛性能的影响

以淀粉为碳源,F127为结构导向剂,通过KOH活化一步合成法制备系列碳分子筛,采用SEM、TG、FT-IR和N_2吸附-脱附等技术对原料和碳分子筛样品的结构、表面官能团和性能进行表征。结果表明,温度、F127与淀粉添加质量比和KOH浓度对碳分子筛样品的孔隙结构性能影响显著。在KOH浓度为0.75 mol·L~(-1)、m(F127)∶m(淀粉)=4∶3、搅拌时间12 h和反应温度45℃时制备的碳分子筛孔径分布集中,BET比表面积达1 228.972 5 m~2·g~(-1),单点孔容0.807 113 cm~3·g~(-1),单点微孔体积0.636 869 cm~3·g~(-1)。     

煤基碳分子筛的制备及CH4/N2分离性能研究

以煤为原料,通过气相碳沉积法制备了CH4/N2变压吸附分离用碳分子筛,研究了苯沉积量对碳分子筛吸附性能的影响。用液氮吸附（77 K）、扫描电镜对碳分子筛孔结构及表面形貌进行了表征,结果表明：制备的碳分子筛（CMS-1）平衡分离系数大于5,比表面积SBET=251.5 m2/g,微孔孔容Vm=0.1178 mL/g,孔径主要分布在0.35~2 nm,能满足CH4/N2变压吸附分离要求。     

炭化工艺对酚醛树脂基碳分子筛性能的影响

以工业酚醛树脂为碳源,三嵌段聚合物F127为模板剂,制备碳分子筛。采用N_2吸附-脱附对制备的碳分子筛进行表征,研究炭化制备工艺对碳分子筛孔径分布的影响。结果表明,炭化温度、炭化时间和炭化升温速率对碳分子筛孔径分布影响较大。在炭化升温速率为1℃·min~(-1)、炭化温度800℃和炭化时间1 h条件下制备的碳分子筛孔径分布最为集中,BET比表面积716.59 m~2·g~(-1),单点总孔容0.557 75 cm~3·g~(-1),单点吸附微孔孔容0.301 81 cm~3·g~(-1)。     

炭分子筛的表征

炭分子筛是浓缩煤层气变压吸附机组的关键材料,性能的好坏直接影响变压吸附机组的性能。通过在77 K下N2的吸脱附等温线对炭分子筛的比表面积、孔径分布进行测定,通过吸附试验对炭分子筛吸附N2,O2,CO2,CH4,H2的能力及N2和CH4在炭分子筛上的吸附速度进行比较,以确定不同炭分子筛分离气体的能力。     

铁离子改性碳分子筛对氮气/甲烷分离性能的研究

针对碳分子筛对氮气/甲烷分离体系分离比低的问题,采用浸渍法以市售空分碳分子筛（CMS）为基体,制备了分离氮气/甲烷的铁离子改性碳分子筛。通过静态吸附量、分离比、吸附动力学及热力学性质考察了铁离子负载量对碳分子筛吸附分离氮气/甲烷性能的影响。结果表明：铁（Ⅲ）的负载减小了CMS的比表面积、微孔体积和孔径,使CMS超微孔的孔径分布呈现更集中的趋势。这种集中性以动力学性能下降为代价,明显提高了碳分子筛对氮气/甲烷的吸附分离比。在303 K、0.7 MPa条件下,综合性能优异的0.3%铁改性CMS具有6.03的氮气/甲烷吸附分离比。     

The preparation of carbon molecular sieves by pore blocking

The gaseous adsorption properties of a carbon have been modified by the deposition of further carbon, produced by the pyrolysis of benzene, in the pores. Conditions have been established where carbon is deposited in the pore mouth, decreasing the entrance diameter from ca. 0.6 nm to ca. 0.3 nm. The resulting material is a molecular sieve, in which nitrogen and oxygen adsorbs to different extents. Conditions of pyrolysis are carefully selected to minimise both pore blocking and deposition over the whole of the pore, which would have the effect of reducing adsorptive capacity.