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活性炭与改性活性炭二氧化碳吸附分离研究

来源:nba中国官方网站 作者:佚名 日期:14-11-25 浏览:

  近年来CO2的新型多孔固体吸附剂的研究非常活跃,基于各课题组在CO2吸附多孔材料领域取得的一些成果,本文将对基于物理吸附的CO2活性炭与改性活性炭吸附剂的研究进展作一综述。

  炭材料具有高比表而积、大孔容、疏水性好、化学稳定性及热稳定性优异等特点使其可应用于酸、碱、水汽等复杂环境,这也是炭材料多年来在吸附分离领域发挥重要作用的原因。商业活性炭孔隙结构非常发达,在高压条件下,具备很强的吸附能力。比如,粉末状木炭基超级活性炭比表而积和总孔容积分别为3250㎡/g和1.79cm3/g,在25℃、35bar(1bar=100000Pa)压力下,CO2吸附容量可达25mmol/g,此吸附量高于在类似条件下大多金属有机骨架材料的吸附容量。在相同压力下,颗粒状煤基活性炭(比表而积和总孔容积分别为1150㎡/g和0.43cm3/g)的CO2吸附容量仅7mmol/g,与圆柱状果壳基活性炭的吸附容量近似。

  为了改进活性炭材料的低压吸附量及选择性方而的不足,研究者们根据CO2的分子结构特点(电子分布、极性),从调变主体材料表而化学出发,发展了高温氮化、浸渍胺基化合物等方法,引入含氮基团以增强对CO2的亲和力,提高低分压条件下的吸附量及选择性。

  为了改进活性炭材料的低压吸附量及选择性方而的不足,研究者们根据CO2的分子结构特点(电子分布、极性),从调变主体材料表而化学出发,发展了高温氮化、浸渍胺基化合物等方法,引入含氮基团以增强对CO2的亲和力,提高低分压条件下的吸附量及选择性。

  课题组在活性炭材料高温氮化方而做了系统的工作,研究了氮化前后样品的CO2吸附能力。他们发现木质活性炭经高纯氨气800℃氮化后,常温常压下,对CO:吸附能力从氮化前的7%提高到氮化后的8.4%;而在300℃空气与氨气混合气体处理的样品在常温常压下吸附能力没有增强;当吸附温度到1000℃时,吸附容量略有提高。这表明在较低温度(室温)时炭质吸附剂捕获CO2能力主要取决于材料的微孔结构(微孔容积、孔径分布、微孔比例);随着吸附温度升高,极性基团如氮官能团发挥更大作用,在此情况下,则是孔道结构与表而基团的脚同作用。