活性炭結(jié)構(gòu)改性、表征及煤井甲烷提濃的應用研究.pdf

1、活性炭是一種很重要的吸附劑和催化劑載體，由于其特殊的孔道結(jié)構(gòu)和表面化學性質(zhì)，廣泛應用于吸附分離，能量存儲，催化反應，環(huán)境治理等領(lǐng)域。近十幾年來，人們陸續(xù)開發(fā)了一系列孔道結(jié)構(gòu)發(fā)達、表面積高、孔徑分布合理的超級活性炭，使得活性炭的制備、表征和應用有了很大進步。煤井甲烷是天然氣的另一種存在形式，是高效的燃料和化工原料。但是由于大量煤井甲烷氣的濃度很低，無法得到有效利用。隨著人們對能源需求量的增加和對環(huán)保意識的增強，煤井甲烷的回收也變得日益重要

2、。 活性炭對煤井甲烷的提濃性能主要受其孔道結(jié)構(gòu)和表面化學性質(zhì)的影響，因此本論文對活性炭進行一系列的氧化改性、熱處理、表面改性以調(diào)變其孔道結(jié)構(gòu)和表面化學性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，通過硝酸和雙氧水對活性炭進行氧化改性，在其孔道結(jié)構(gòu)無明顯變化的情況下，可以引入大量酸性官能團；氧化之后的活性炭樣品在氮氣氣氛下，經(jīng)過熱處理可以除去大量酸性官能團，并引入含氮堿性官能團，同時其孔道結(jié)構(gòu)也有明顯的改變：在氫氣氣氛下對活性炭進行還原改性可以除去酸性官能團

3、，改變其孔道結(jié)構(gòu)：在氮氣、氨氣氣氛下對活性炭進行高溫熱處理，一方面可以引入含氮堿性官能團，另一方面可以改變其孔道結(jié)構(gòu)。 在自制的簡易變壓吸附裝置上對活性炭改性樣品進行評價。將實驗結(jié)果同活性炭的比表面積或孔容、孔徑分布、表面化學性質(zhì)等進行關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)，比表面積或孔容、孔徑分布、表面化學性質(zhì)對活性炭的甲烷提濃性能有不同程度的影響。當吸附壓力為3atm，甲烷初始濃度為25％時，活性炭的最佳孔徑分布為0.75～0.77nm；高的比表面積和