高木質(zhì)素廢棄物制備功能化甲烷吸附材料及其工藝優(yōu)化.pdf

1、活性炭具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),是一種良好的吸附材料,在化工、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品加工等方面都得到了廣泛的應(yīng)用。在我國,煤質(zhì)活性炭在很長一段時(shí)間內(nèi)都占據(jù)了主導(dǎo)地位,但隨著能源問題的日益突出,生物質(zhì)能源的資源化利用受到越來越多學(xué)者的關(guān)注,如何以生物質(zhì)原料及其廢棄物為原料來制備活性炭產(chǎn)品是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)之一。農(nóng)業(yè)上,生產(chǎn)糠醛產(chǎn)生大量的糠醛渣,其一般很難得到高效利用。本研究以含木質(zhì)素為主的糠醛渣為原料,采用三種不同的活化劑,通過真空管式爐焙燒,

2、制備出了不同品質(zhì)的活性炭,研究和比較了它們各自的特性和不同,并在分離CH4和CO2過程中進(jìn)行了功能性優(yōu)化,最終確定了制備高分離系數(shù)活性炭的優(yōu)化工藝。
　　本文分別采用了物理活化法(CO2活化法)和化學(xué)活化法(H3PO4活化法和KOH活化法)來制備活性炭,考察了不同活化劑及用量和不同活化溫度及時(shí)間對活性炭產(chǎn)品吸附性能的影響,并獲得制備高比表面積活性炭的最佳工況。綜合元素分析、氮?dú)馕摳降葴鼐€、孔容-孔徑分布曲線、電鏡掃描以及CH4和

3、CO2在活性炭產(chǎn)品上的吸附等溫線等分析結(jié)果可知,CO2活化法和H3PO4活化法更有利于以微孔為主并含有一部分中孔的產(chǎn)物生成;而KOH活化法則更易生成純微孔型活性炭。CO2和H3PO4活化所得的微孔和中孔夾雜的活性炭產(chǎn)物對選擇性分離CH4和CO2具有更明顯的效果。
　　本研究在CO2活化下獲得的最高比表面積為845.367 m2/g,其對應(yīng)制備條件為:原料顆粒大小為50目,CO2/N2=1:1,活化溫度為1000℃,活化時(shí)間為210