甲烷在高比表面积活性炭上吸附行为的初步研究

采用以石油焦为原料、ＫＯＨ为活化剂制得的高比表面积活性炭作为吸附剂,研究了甲烷在这种活性炭上的吸附行为,探讨了活性炭的比表面积和孔结构与其甲烷吸附性能的关系以及吸附温度对甲烷吸附行为的影响。结果发现,活性炭的比表面积和孔结构是决定其甲烷吸附性能的主要因素;活性炭对甲烷的吸附量随吸附温度的升高逐渐减少;比表面积为２９５３ｍ２／ｇ的高比表面积活性炭在２６℃、３．５ＭＰａ下对甲烷的质量吸附量为０．２８９ｇ／ｇ,换算为标准状态（ＳＴＰ）下的体积吸附量为１２１Ｖ／Ｖ。     

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。     

碳基吸附剂结构对天然气脱附量的影响

采用不同的活性炭作为天然气吸附剂,分别于3.4MPa、7.0MPa对活性炭的天然气脱附量进行测定。实验考察了比表面积、孔结构及活性炭密度对活性炭脱附性能的影响。实验结果表明,比表面积与孔径为4.0nm或6nm以下的孔容是影响单位质量活性炭天然气脱附量的两个关键因素,而由于滞气的影响,微孔中所脱附的天然气量只是活性炭总脱附量的一部分。其中,4.0nm或6.0nm以下的孔容与7.0MPa下单位质量活性炭天然气脱附量之间存在着良好的线性关系。     

天然气在超高比表面积活性炭上脱附性能的研究

以超高比表面积活性炭为吸附剂,以天然气为吸附介质,研究了不同存储压力、不同存储温度下天然气在超高比表面积活性炭上的脱附性能。结果表明,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;与压缩存储相比,超高比表面积活性炭上单位体积的天然气脱附量显著提高,其增加比ΔV(%)与存储压力P之间存在幂函数关系:ΔV(%)=A×P-(1/b);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:Δn(%)/ΔT=0.4%。     

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。     

稀土元素对CO络合吸附剂结构及性能的影响

比较了吸附剂微孔结构 ,考察了添加稀土元素对CO络合吸附剂的微孔结构及性能的影响 ,探讨了其促进机理 ,结果表明 ,WHTX粉状活性炭作载体 ,微孔尺寸均一 ,BET比表面积最大 ;而稀土元素可改善CO络合吸附剂的微孔结构 ,明显增大孔容积 ,促进了对CO的吸附性能。吸附与脱附性能试验说明了吸附剂变压再生的可能性 ,这为CO变压吸附过程的节能开发奠定了一定的基础。     

活性炭吸附回收油气的研究

以活性炭为吸附剂吸附分离油气与氮气的混合气,采用氮吸附法表征活性炭的孔结构,分析活性炭孔隙结构、油气的进口浓度和吸附床层尺寸对吸附性能的影响,探讨真空度和脱附时间对脱附性能的影响。结果表明,活性炭对油气的吸附能力取决于其孔径为1～2nm孔的发达程度;虽然增大进口油气浓度可提高穿透吸附量,但是要以缩短穿透时间和较高的床层温升为代价;较大的床层尺寸可在提高穿透吸附量的同时保证较长的穿透时间和较低的床层温升;降低真空度、延长脱附时间有利于油气的脱附,但是在满足较高脱附率的同时要兼顾到操作费用的降低。     

活性炭制备条件与天然气脱附量的关系

以石油焦为原料、KOH为活化剂，在不同的活化条件下制得了系列超高比表面积活性炭(S_BET＞2500 m²·g^-1) 吸附剂，以天然气作为吸附质研究了制备活性炭吸附剂的活化条件与天然气脱附量的关系。结果表明，制备超高比表面积活性炭吸附剂的活化条件对吸附剂的结构及其吸附储存天然气的能力具有较大的影响；在KOH/C质量比为3.0、活化时间为90 min、活化温度为800 ℃时，制得了比表面积达3348 m²·g^-1、大于或等于2 nm的孔所占的百分率为65.34%的超高比表面积活性炭；该活性炭吸附剂在25 ℃、2.5 MPa及8.0 MPa时，天然气脱附量分别达460.7 mL·g^-1、1043.8 mL·g^-1。     

Cu改性活性炭用于氢气中噻吩的吸附

以商业化的活性炭(AC)为载体,采用等体积浸渍法制备了不同金属改性的活性炭吸附剂,用于脱除氢气中的噻吩,采用固定床动态吸附法考察了过渡金属改性吸附剂及不同含量Cu改性吸附剂对噻吩的脱除性能。利用N₂吸附-脱附、X射线衍射、扫描电子显微镜和能量色散谱等方法对吸附剂进行了表征和分析。结果表明：Cu负载量(w)为3%时,活性炭具有最佳脱硫能力,噻吩穿透时间为22 h,比未改性的活性炭吸附剂延长7 h;活性炭经Cu改性后仍保留了丰富的多孔结构,但比表面积和孔体积均有所下降;改变活性组分CuO在吸附剂表面的分布,对改性吸附剂吸附噻吩有较好的促进作用,有助于提高吸附噻吩的容量。     

超高比表面积活性炭用于天然气吸附储存的研究

以超高比表面积活性炭为吸附剂,对天然气的吸附储存性能进行了研究。结果表明,超高比表面积活性炭具有较强的循环使用性能,经180次循环使用后,吸附储存天然气的能力仅下降9%左右。天然气的脱附量(V/mL)与脱附时间(t/s)之间满足函数关系:V=149.7Ln(t)-97.2,天然气脱附速率为:dV/dt=149.7/t;吸附压力P(MPa)与天然气脱附量增加百分率X(%)之间满足乘幂函数关系:X=C×P-n。     

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。     

四川盆地焦石坝地区龙马溪组黑色页岩解吸气碳同位素分馏特征及其意义

以四川盆地焦石坝地区典型页岩气取心井为研究对象,基于排水集气原理的页岩气现场解吸仪,采用二阶解吸法,对所获得的11块龙马溪组富有机质页岩岩心样品进行解吸、取样和测试。结果表明：①页岩气现场解吸过程中存在甲烷和乙烷碳同位素分馏效应,甲烷分馏幅度较大,平均分馏幅度为25.2‰,其碳同位素分馏幅度主要受控于有机质含量;乙烷分馏幅度相对较小,平均分馏幅度为3.8‰,主控因素不明。②解吸过程中甲烷和乙烷碳同位素分馏过程存在2个阶段,甲烷碳同位素分馏过程分别为缓慢分馏阶段和快速分馏阶段,乙烷碳同位素分馏过程分别为波动分馏阶段和缓慢分馏阶段。③现场解吸过程中,甲烷碳同位素值随着现场解吸率的变大出现有规律的增大,根据这一现象,建立了甲烷碳同位素与解吸率的数学模型,即解吸率是甲烷碳同位素值以自然常数（e）为底的指数函数。上述研究是页岩气解吸/生产全过程4阶段（稳定不变—变轻—逐渐变重—变轻）变化中第Ⅲ阶段的部分认识,以期能为页岩气解吸/生产全过程研究提供借鉴,为页岩气勘探开发提供科学依据。     

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。     

活化剂对桐壳基活性炭孔结构的影响

用制桐油后的废物——桐壳为原料,分别采用磷酸、氯化锌和氢氧化钾为活化剂,制备桐壳基活性炭。研究了活化剂对桐壳基活性炭孔隙结构的影响,通过测定试样在77K时的N：吸附-解吸等温线,以BET方程和BJH法计算其比表面积、细孔体积和孔径分布来获得孔隙结构信息,以XRD表征活性炭的微晶结构来获得活性炭的微观结构信息,SEM观察表面形貌。结果表明,磷酸活化的活性炭中孔比例较高,氯化锌活化的活性炭以微孔为主,中孔也得到一定比例发展;氢氧化钾活化法可制得微孔孔隙发达的高比表面积活性炭。     

煤解吸二氧化碳和甲烷的特性曲线及其应用

二氧化碳与甲烷的吸附与解吸机理决定了二氧化碳在煤中的螯合和强化甲烷产出的能力，是近期人们所关注的焦点。根据对大量甲烷和二氧化碳吸附/解吸等温线和吸附特性曲线的研究结果，从吸附势角度探讨了两者的吸附/解吸机理，并将解吸特性曲线归纳为3类：①两者的吸附-解吸等温线不相交，二氧化碳的吸附势大于等于甲烷的，在两者接近的中压阶段不利于注二氧化碳驱甲烷，高压、低压阶段均有利；②因甲烷的吸附-解吸等温线相交造成两者的吸附特性曲线相交，高压下利于注二氧化碳驱甲烷；③因二氧化碳的吸附-解吸等温线相交造成两者的吸附特性曲线相交，高压下利于注二氧化碳驱甲烷。这一结论为二氧化碳驱甲烷实验所证实。吸附势理论的引入为定量评价注入二氧化碳驱甲烷工艺参数和有利储层的选择提供了方法。