CO_2/CH_4在活性炭上吸附与分离的分子模拟

Monte Carlo模拟（GCMC）研究了CO2和CH4在活性炭中的吸附情况。氢气和二氧化碳分子被模拟作Ken-nard-Jones球体,活性炭用一个裂缝气孔模型代替。研究了压力、温度、孔径活性炭对CO2（以CH4为基准）的选择性的影响。结果表明,低压、低温、孔径越小,选择性越大,即对分离CO2和CH4有利;233 K、孔径为2.29 nm以及低压下选择性达到10,此时分离效果较好。     

煤基活性炭的制备及CH_4/H_2分离性能

以神东煤为原料,KOH为活化剂制备高比表面积活性炭,分别考察碱煤比、活化温度和活化时间对活性炭孔结构的影响,并用于CH4和H2的吸附与分离.结果发现,制得活性炭的比表面积和孔容随碱煤比和活化时间的增加分别呈增加和先增加后减小的趋势,但比表面积受活化温度影响不大,孔容随活化温度升高而增加;适合于CH4和H2分离的活性炭的最佳制备条件为:碱煤比为5,活化温度800℃,活化时间为90min.     

CO_2、CH_4和N_2在不同硅铝比β沸石上的吸附分离性能

采用体积法在273 K和303 K温度下对CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附分离性能进行了研究.实验结果表明,Langmuir-Freundlich模型能够较好地拟合吸附实验数据;同一样品上,CO_2的吸附量要大于CH_4和N_2的吸附量;随着硅铝比的减小CO_2的吸附量增加,而硅/铝比对CH_4和N_2的吸附量的影响较小.通过结合Virial方程计算CO_2、CH_4和N_2在不同硅/铝比β沸石上的亨利定律常数和吸附选择性,发现所研究样品对CO_2/CH_4和CO_2/N_2均具有很高的吸附选择性,随着样品硅/铝比的减小,CO_2/CH_4和CO_2/N_2的吸附选择性显著增加,说明较低硅/铝比β沸石有利于分离CO_2.用Clausius-Ciapeyron方程求得CO_2,CH_4和N_2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附热与吸附量无关,表明β沸石是一种表面势场均匀的吸附剂.     

CH_4/N_2吸附分离技术中吸附材料的研究进展

近年来我国开采煤层气的步伐加快,而利用率低,其原因在于甲烷含量低和燃料效率低等。因此有效地富集提纯煤层气,开发高效的CH_4/N_2分离技术就显得尤为关键。相比较传统的分离技术,高效、经济的PSA吸附分离技术在CH_4/N_2中展示出广阔的前景。通过分析国内外传统吸附材料和新型吸附材料的研究现状,对其各自的吸附机理、吸附工艺进行探讨,为以后高效CH_4/N_2分离材料的开发和研究提供了新的参考依据,同时展望吸附分离技术在CH_4/N_2分离领域的发展与应用前景。     

表面改性活性炭对CO_2的吸附性能

研究了用 H2 O2 ,HNO3加醋酸铜溶液进行表面改性后的活性炭对 CO2 的吸附性能 ,分析了改性前后活性炭的表面化学性质 ,测定了 2 73K下的吸附等温线 ,用 D- A方程对吸附等温线进行了很好的拟合 ,探讨了表面改性对活性炭表面化学性质的影响及其表面化学性质与吸附性能之间的关系。     

CO2/CH4在活性炭上吸附与分离的分子模拟

Monte Carlo 模拟(GCMC)研究了CO2和CH4在活性炭中的吸附情况.氢气和二氧化碳分子被模拟作Kennard-Jones球体,活性炭用一个裂缝气孔模型代替.研究了压力、温度、孔径活性炭对CO2(以CH4为基准)的选择性的影响.结果表明,低压、低温、孔径越小,选择性越大,即对分离CO2和CH4有利;233 K、孔径为2.29 nm以及低压下选择性达到10,此时分离效果较好.     

基于生物质活性炭对煤层气中CH4/N2的吸附分离性能研究

为了制得性能良好的吸附剂材料,本实验以氢氧化钾为活化剂,改用山楂树枝为碳源并通过一步炭化法制备得到用于分离CH4、N2的活性炭材料,以期提高对CH4/N2吸附分离性能.实验过程中通过考察不同KOH浓度对活性炭孔结构、表面性质及CH4/N2吸附分离性能的影响,并结合一系列表征手段探究样品对CH4/N2吸附分离性能的影响因...     

新型真空变压吸附法模拟分离N_2/CH_4/CO_2

依据活性炭对各组分吸附选择性差异,提出一种新型真空变压吸附(VPSA)工艺,可以在N2/CH4/CO2的三组分体系中富集CH4,该方法在传统的重组分提浓工序中加入了CH4和CO2产品气置换步骤,适用于对含低浓度CO2的煤层气甲烷富集。利用Aspen Adsorption软件对该过程进行模拟。原料气假设为体积分数9%CH4/6%CO2/85%N2,活性炭吸附剂对N2/CH4/CO2分离因子为1/4.15/10.62。在进料温度为298 K,吸附压力为0.6 MPa,解吸压力为-0.08 MPa条件下,运行稳态后能够将甲烷浓缩到体积分数77.172%,回收率高达97.923%。同时,CH4在轻重尾气中的体积分数分别仅为0.224%和0.673%。     

吸附时间对VPSA分离CH_4/N_2效果的影响

利用三塔真空变压吸附装置,对低浓度原料气CH4/N2分离效果进行实验。研究了均压时间不同时的吸附时间对吸附分离效果的影响,并针对整个吸附装置、每个塔中CH4浓度与吸附时间的关系分别进行分析。实验表明,在一定条件下,吸附时间长短会影响每个塔反应釜内被浓度覆盖的区域变化,即在不被原料气穿透前提下,存在最佳吸附时间。通过分析吸附时间的作用,提高原料气VPSA分离CH4/N2的效果。     

活性炭配炭的吸附性能及其与孔结构的关系

采制11种典型水处理用商品活性炭样品,两两混合进行配炭,对配炭组分及配炭的碘值、亚甲蓝值、丹宁酸值和焦糖脱色率等吸附性能指标及孔结构特征进行了测试和表征。采用加权平均拟合、线性拟合及多项式拟合等方法,研究配炭吸附性能指标与配炭组分吸附性能指标间的量化关系,关联活性炭孔结构与吸附性能指标。结果表明：活性炭配炭的吸附性能指标可由配炭组分的吸附性能指标通过加权平均计算,相对误差<4%,且配炭的孔结构也具备加和性;活性炭碘值、亚甲蓝值、丹宁酸值和焦糖脱色率的大小分别取决于活性炭1.0~2.8nm、1.5~10nm、2.0~50nm和3.0~50nm孔隙的发达程度,与孔容积的线性相关系数介于0.91~0.94。     

CO_2活化制备椰壳基活性炭

以600℃下炭化2h后的椰壳炭化料为原料,通过CO2活化制备椰壳基活性炭,研究了活化温度、活化时间、CO2流量对活性炭得率及其吸附性能的影响。同时测定了该活性炭的N2吸附等温线,通过非定域化密度函数理论表征活性炭孔径分布。在适宜的工艺条件,所制备活性炭的得率为24%,碘吸附值为1428mg/g,其比表面积、总孔容积、微孔容积分别可达:1653m2/g,1.045cm3/g,0.8582cm3/g,且以2nm以下的微孔为主,产品性能达到了双层电容器专用活性炭(LY/T1617—2004)标准。     

Preparation and characterization of polymer‐based spherical activated carbons with tailored pore structure

A series of spherical activated carbons (SACs) with different pore structure were prepared from divinylbenzene‐based polymer through CO₂ activation. The effect of activation temperature and retention time on the yield and textural properties of the resulting SACs were studied. The SACs were characterized by N₂ adsorption, X‐ray diffraction, scanning electron microscopy, and aqueous adsorption assays. Either increasing activation temperature or extending retention time decreases the yield of SACs. The BET surface area and pore volume increase with activation temperature and reach a maximum at 1000°C and then decrease at higher activation temperatures. At 1000°C, BET surface area, total pore volume, and mesopore pore volume increase with retention time from 0.5 to 2 h, and meanwhile micropore volume decreases. The micropores are gradually widened into mesopores with increasing activation temperature or extending retention time. SEM and XRD analyses of SAC10 verify the presence of developed porous structure composed of disordered micrographite stacking. Aqueous adsorption assays indicate that SACs have good adsorption capacity for phenol. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

沸石分子筛对CO_2/CH_4混合气的分离效果研究

选取5A沸石分子筛作为脱碳吸附材料,考察了其对CO2及CH4单组份的吸附效果。结果表明,5A分子筛真空解吸在1 h 50 min即可达到解吸、脱碳、再生的目的,且经8次重复吸附-解吸后仍具有较高及较稳定的脱碳效率。将5A分子筛应用到沼气实际分离实验中,在沼气中n(CO2)∶n(CH4)=40∶60的条件下,经单塔处理可达0.17 m3/kg处理量,甲烷纯度可达97%以上,且连续处理速率为0.60 m3/(h·kg),该研究为今后的沼气分离工程提供了技术参数。     

热改性活性炭吸附有机气体的性能

根据热重分析结果,确定了活性炭热改性的温度条件;采用Boehm滴定、傅式转换红外光谱仪（FTIR）、比表面积分析仪对活性炭表面物化性质进行了测试;以甲苯、丙酮、二氯乙烷、甲醇为吸附质,在283K下进行了固定床吸附实验,探讨了改性前后活性炭表面结构变化与吸附量之间的关系,同时计算了相应的动力学参数和吸附能。实验结果表明,热改性可以改善活性炭的孔径分布和改变表面官能团的分布,吸附量与有效孔容呈明显的线性关系;一阶动力学方程和二阶动力学方程均可描述四种吸附质在活性炭上的吸附过程;孔内扩散模型表明改性活性炭对有机气体的吸附速率均大于未改性活性炭;四种吸附质在活性炭上的吸附能均小于20kJ?mol-1,表明活性炭对四种有机气体以物理吸附为主。     

聚丙烯腈基活性碳纤维吸附CO2的性能

以国产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维为原料,采用KOH为活化剂制备PAN基活性碳纤维。测定了不同ACF样品的CO2吸附量,并通过氮气吸附、碘吸附以及红外光谱对所得活性碳纤维的比表面积、孔结构及表面官能团进行表征。研究了活化温度、活化时间和表面改性对活性碳纤维CO2吸附量的影响。结果表明,活化温度是影响活性碳纤维CO2吸附量的主要因素。当活化温度为850℃时,所得活性碳纤维BET比表面积为1235m2/g,微孔比表面积为745 m2/g,在吸附温度为273 K、吸附相对压力P/P0为1时,CO2的吸附量达到87.29 mL/g。     

催化裂化干气分离丙烯用活性炭吸附剂的特性研究

为了获得可用于催化裂化干气中吸附分离丙烯用的活性炭,选择国内有代表性的不同材质和产地的活性炭,测定了比表面积、孔容、平均孔径和微孔体积等物性参数.在自制的吸附实验装置上,测定了101.3 kPa、40℃下丙烯和乙烯在不同活性炭上的吸附量,比较对丙烯的选择性.结果表明在上述吸附条件下,活性炭AC-1对丙烯的吸附量最大,达3.552 mmol/g,对丙烯的选掸性为1.37.测定了乙烯丙烯二元混合气中,不同丙烯分压下,活性炭AC-1对丙烯和乙烯的吸附量.活性炭AC-1适用于干气吸附分离丙烯过程.     

Adsorptive removal of refractory sulfur compounds by tantalum oxide modified activated carbons

Adsorptive desulfurization of a model diesel fuel consisting of dibenzothiophene (DBT) or 4,6‐dimethyldibenzothiophene(4,6‐DMDBT) in hexadecane was performed over activated carbons and tantalum oxide modified (Ta‐x/ACC, x= 2, 5 or 10 wt % Ta, Activated Carbon Centaur) activated carbons at 50°C. The adsorption isotherm for ACC followed the Langmuir model while the adsorption on Ta‐5/ACC fitted the Sips equation indicating more than one type of adsorption sites. Characterization studies indicated new types of adsorption site resulting from the incorporation of Ta oxide into the porous structure of the ACC. XPS data suggested interaction of Ta with the S atom in DBT. The heats of adsorption in the liquid phase determined from micro flow calorimetry for DBT in C16 confirmed the interaction of Ta with DBT. Ta‐5/ACC exhibited the highest adsorption capacity for 4,6‐DMDBT compared to literature reports. Competitive adsorption experiments showed the adsorption capacity as follows: quinoline> DBT? naphthalene. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2017