甲烷在高比表面活性炭上脱附行为的研究

用以石油焦为原料、ＫＯＨ为活化剂制得的高比表面积活性炭作为吸附剂,研究了甲烷在这种吸附剂上的脱附行为,探讨了活性炭的ＢＥＴ比表面积和孔结构与甲烷脱附性能的关系以及脱附温度和脱附时间对甲烷脱附行为的影响。结果发现：在这种高比表面积活性炭上,甲烷存在着明显的不可逆吸附;活性炭的比表面积和孔结构对甲烷的脱附性能有一定影响,并且随着脱附温度的升高和脱附时间的延长,脱附量逐渐增多     

高性能活性炭的制备及其性能研究

以聚氯乙烯为原料，在７００℃下经过水蒸汽活化制备活性炭，通过正交实验优化出最佳的实验制备条件。研究了不同活化温度和活化时间所制活性炭对亚甲基蓝脱色力的影响，以及活化温度对ＢＥＴ比表面积的影响。并用双柱定容容量法测定了ＰＶＣ活性炭对吸附相的平衡，计算出其吸附量。实验结果表明，实验制备的活性炭具有高比表面积，对亚甲基蓝脱色力强且对甲烷有高吸附量。     

超高比表面积活性炭上天然气脱附性能研究

以超高比表面积活性炭为吸附剂，以天然气为吸附介质，考察了影响超高比表面积活性炭上天然气脱附性能的几种因素。结果表明，高比表面积、大的中孔孔容以及科学有效的成型方式是吸附存储天然气用活性炭所需具备的。超高比表面积活性炭的天然气脱附量与存储压力呈正比关系：在低压区，压力影响较强；在高压区，其影响变弱。天然气脱附量与存储温度呈反比关系：在低压区，温度影响较弱；在高压区，温度影响增强。在3．40MPa下，天然气脱附量与存储温度之间存在线性关系：△n（%）/△T=0.4%     

超高比面积活性炭上天然气脱附性能研究

制备了孔分布相同比表面积不同、比表面积相同孔分布不同的系列超高比表面积(S>2500 m²/g)活性炭，以天然气为吸附质研究了活性炭吸附剂比表面积及孔分布对天然气脱附性能的影响。结果表明：天然气脱附量随活性炭的比表面积及中孔百分率的增加而增加；在25 ℃、3.5 MPa下，脱附量(V)与超高比表面积活性炭的比表面积(S)满足关系式：V＝0.197S－78.0；脱附量与超高比表面积活性炭中孔百分率(X)满足关系式：V＝2.18X＋3.24×10²；活性炭的比表面积越大，脱附量受吸附压力及温度的影响越大；活性炭中孔百分率越大，脱附量受吸附压力的影响越大，而吸附温度对具有不同孔分布的活性炭脱附量的影响则具有一致性。     

甲烷吸附量与活性炭孔隙结构关系的研究

以太西无烟煤为原料,制取不同活化程度的活性炭。利用甲烷吸附量、比表面积、孔径分布对其吸附性能及孔隙结构进行表征。研究发现,制备的活性炭拥有发达的微孔结构,线性拟合表明0.60nm~1.15nm范围内的微孔结构为甲烷吸附有效区间,大于此范围的孔结构在甲烷吸附过程中起通道作用。     

活性炭孔结构对煤层甲烷选择吸附行为的影响

采用不同含量的过氧化氢溶液和硝酸溶液对商用活性炭AC-1进行改性并经He-H2高温热处理,同时对石油焦活性炭进行了He-H2高温热处理以作为对比。采用低温N2物理吸附、TPD和Boehm酸碱滴定等手段对活性炭进行了表征。以甲烷和N2混合气为煤层甲烷模型气,考察了活性炭孔道结构对甲烷选择吸附行为的影响。实验结果表明,不同改性方法对活性炭孔道结构的改变有明显的影响,经He-H2高温热处理后不同的活性炭具有相似的表面化学性质;活性炭的孔径是选择吸附甲烷的首要因素,最佳孔径范围为0.71～0.74 nm;微孔比表面积决定了甲烷的吸附容量,微孔比表面积越大,甲烷富集容量越大。     

竹质中孔活性炭甲烷吸附分离及存储性能研究

实验以毛竹废料为原料采用磷酸活化法制备了既有较高比表面积又含有大量中孔的活性炭,测定了干燥活性炭的CH4、CO2、N2及O2吸附等温线及预吸附水活性炭的CH4吸附等温线,以考察其对甲烷的吸附分离及存储性能。实验结果表明:干燥活性炭对甲烷的吸附性能与其它气体存在较大差异,可应用于吸附分离CH4/CO2、CH4/N2、CH4/O2及CH4/空气气体混合物中的甲烷气体。在275K条件下(水炭比为2.43),预吸附水的活性炭在3.49MPa下的甲烷储量达10.58mmol/g,是同温同压条件下干燥活性炭甲烷储量的1.72倍,并远远大于同温同压条件下其它预吸附水活性炭的甲烷储量,可在较低压力条件下(<4MPa)实现甲烷的高效存储。     

孔结构对活性炭吸附CＨ4和CO2 的影响

高比表面积活性炭不仅具有良好的吸附存储能力，还具有优良的吸附分离性能。为此，选择了3个活性炭样品，利用77 K氮气吸附数据，采用一种基于简化局部密度函数的方法来计算孔径分布，并用体积法测定了活性炭在298 K对甲烷和二氧化碳的吸附等温线。研究表明，M6-4、K17和BY-1这3个活性炭样品的比表面积基本相同（分别为2117 m^2/g、2123 m^2//g和2073 m^2//g），但孔径分布却明显不同，因而它们的吸附能力有着较大差异。单从吸附量来考虑，活性炭K17更适合吸附存储甲烷。3个活性炭样品对甲烷和二氧化碳的吸附能力有着较大的差异，对于CＨ₄/CO₂的吸附分离过程具有较大的应用潜力。     

金属有机骨架材料HKUST-1的制备及其甲烷吸附性能

采用溶剂热法合成了HKUST-1,通过XRD、SEM和TG考察了HKUST-1的结构特征,对HKUST-1试样进行连续6次的甲烷吸附实验,研究了吸附前后HKUST-1的孔结构参数。实验结果表明,采用溶剂热法制备的HKUST-1具有很高的结晶度,且其骨架结构可稳定至310℃;连续吸附甲烷后HKUST-1的比表面积、孔体积和甲烷吸附量都逐渐降低,而平均孔径持续增大;连续6次吸附甲烷后,HKUST-1比表面积和孔体积分别从1 640 m~2/g和0.69 cm~3/g降至789 m~2/g和0.40 cm~3/g,在3.5 MPa、298 K下甲烷吸附量从220 cm~3/g减少到177 cm~3/g。     

超高比表面积活性炭储氢性能研究

以石油焦为原料、KOH为活化剂制得超高比表面积活性炭吸附剂并用于H2吸附储存,采用BET和SEM对其结构进行了表征。结果表明,该吸附剂具有发达的微孔结构且其比表面积高达2693 m2/g,其孔结构以狭缝状孔结构为主。该吸附剂具有高的H2吸附储存能力,在吸附压力为9.0 MPa、吸附温度为273K时,H2脱附量可达12.21 mmol.g-1。     

金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的一氧化碳吸附性能

采用水热法合成金属有机骨架材料MIL-100(Fe),并用XRD和氮气吸附方法考察了材料的晶体结构和比表面积,测试了材料在不同活化条件下的CO吸附容量。结果表明,活化后MIL-100(Fe)与不饱和气体分子CO作用力显著增强,250℃活化12h后,0.1MPa下样品的常温CO吸附量可达30.1cm3/g,而同条件下的N2吸附量只有3.9cm3/g,具有良好的CO/N2吸附分离性能。     

甲烷在活性炭上的超临界温度吸附实验及理论分析

为研发ANG吸附剂,本文选择比表面积为2074m2.g-1的活性炭SAC-02,在温度区间263.15K～313.15K、压力范围0 MPa～8MPa,应用Setaram PCT Pro E&E测量甲烷在SAC-02活性炭上的吸附等温线,并由D-A方程、Clausius-Clapeyron方程和Virial方程标绘分析了实验数据。结果表明,当压力高于0.08MPa时,确定参数后的D-A方程预测实验数据的相对误差小于5%;甲烷在SAC-02活性炭上的等量吸附热反映了甲烷在能量非均匀表面吸附的特点,数值为13.99kJ.mol-1～17.57 kJ.mol-1,极限吸附热随温度呈线性变化,其平均值为19.43kJ.mol-1。     

桑木活性炭的制备及其脱硫性能研究

以桑木枝为原料,二氧化碳为为活化剂,通过物理活化法制备活性炭。考察了活化温度、活化时间和季节推移对活性炭结构和脱硫性能的影响。结果表明,活化温度越高,活化时间越长,样品的得率越高,碘吸附值越大;且四季所得活性炭样品性能不同,春天样品的性能最好,得率、碘吸附值和比表面积最高分别为21.72%、878.56mg/g和712.10 m2/g。对于春天样品,经过200min,脱硫效率仍可达到100%,400min以后脱硫效率降到80%左右。     

CH4/N2在活性炭上吸附性能的研究

变压吸附是分离油田伴生气中N_2和CH_4的可行性方法,采用质量法测定了N_2、CH_4在活性炭WHXR-LB20上的吸附等温线,分离系数为2.87,满足工业应用要求且再生效果好;同时测定了油田伴生气中C_2H_6、C_3H_8,n-C_4H_(10)等对WHXR-LB20的影响,结果表明,C_2H_6、C_3H_8在WHXR-LB20上再生效果很好,而n-C_4H_(10)在WHXR-LB20上有积累,该积累量使N_2和CH_4在WHXR-LB20上的饱和吸附量降低。     

固废基活性炭制备及其甲苯吸附机制研究

采用固废资源废弃活性炭为炭源前驱体,加入碱性助剂,经炭活化制备了再生活性炭（RAC, regeneration activatied carbon）样品,并进一步通过高铁酸钾改性处理,最终制备得到高性能VOCs吸附炭。同时通过SEM、RAMAN、FT-IR、XPS、动/静态吸附等表征设备,对改性前后的样品进行系统研究。研究结果表明,经过强氧化剂高铁酸钾改性后的RAC比表面积和孔体积提升了1.4倍,缺陷程度增强,表面含氧官能团含量显著增加。其中高铁酸钾改性24h后的样品对甲苯动态吸附性能最好（375.5mg/g）,相比于原始样品RAC动态吸附量（192.8mg/g）增加了一倍;静态吸附测试结果发现RAC-6%K2FeO4+H2SO4-24h最大静态吸附量为796mg/g,表明高铁酸钾改性处理,能够显著增加RAC的VOCs吸附性能。此外,通过连续吸-脱附循环实验测试发现,第五次再生后的样品RAC-6%K2FeO4+H2SO4-24h仍然保持91%的吸附性能,具有良好的循环稳定性,对于工业VOCs废气的高效净化具有重要应用价值。