淀粉基微孔炭的制备及其在低浓度煤层气中CH 4 的分离富集研究
发布时间：2021-03-24 23:45
煤层气中CH4/N2的分离富集对贵州省充分利用现有能源和减少环境污染具有重要意义。吸附分离法是较适用于贵州低浓度煤层气CH4/N2分离富集的方法,吸附剂是该技术能否实现工业化的核心。活性炭具有丰富的孔隙结构、价格低廉、可循环利用等优点被认为是优质的吸附剂。CH4的分子动力学直径为0.382 nm,当吸附剂孔隙大小为吸附质分子1.3-3倍时最有利于吸附。要想提高活性炭对CH4的吸附量,吸附剂孔径应为分布在0.5-1.3 nm的微孔,且微孔容积尽可能大。但是,市面上活性炭存在孔道分布不均,微孔率低等问题,导致其对CH4的吸附性能较差。因此,非常有必要制备出孔径分布集中在微孔且微孔容积大的微孔碳材料。据此,本文以淀粉为碳源,通过水热碳化法、K2CO3活化法和离子活化法制备了一系列碳材料。利用N2吸附/脱附分析淀粉基碳材料的孔隙结构,FITR和Boehm滴定分析碳材料表面化学性...
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 贵州省煤层气资源现状和开发意义
1.1.1 贵州省煤层气资源和利用现状
1.1.2 低浓度煤层气开发利用意义
4分离技术的研究进展"> 1.2 煤层气中CH4分离技术的研究进展
1.2.1 气体膜分离技术
1.2.2 低温深冷分离技术
1.2.3 水合物分离技术
1.2.4 吸附分离技术
1.3 吸附材料
1.3.1 金属有机骨架材料
1.3.2 沸石分子筛
1.3.3 活性碳材料
1.4 活性碳材料的制备
1.4.1 模板法
1.4.2 水热法
1.4.3 活化法
1.5 活性碳原料
1.6 研究思路
1.7 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料和仪器设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 淀粉基碳材料的制备
2.2.1 水热法制备碳材料
2.2.2 碳酸钾活化法制备碳材料
2.2.3 离子活化法制备碳材料
2.3 淀粉基碳材料的表征分析
2吸附/脱附等温线"> 2.3.1 N2吸附/脱附等温线
2.3.2 傅里叶红外光谱
2.3.3 Boehm滴定
2.3.4 Raman分析
2.3.5 XRD分析
2.3.6 TEM分析
4的吸附性能评价"> 2.4 淀粉基碳材料对模拟煤层气中CH4的吸附性能评价
x及其对CH4的吸附性能">第三章 水热碳化法制备碳材料SACx及其对CH4的吸附性能
3.1 引言
3.2 淀粉直接碳化与水热碳化制备碳材料及其吸附性能
0的比表面积与孔结构分析"> 3.2.1 碳材料AC和SAC0的比表面积与孔结构分析
0的FITR分析"> 3.2.2 碳材料AC和SAC0的FITR分析
0的Boehm滴定分析"> 3.2.3 碳材料AC和SAC0的Boehm滴定分析
0对低浓度煤层气中CH4的吸附性能"> 3.2.4 碳材料AC和SAC0对低浓度煤层气中CH4的吸附性能
3.3 水热碳化条件对淀粉基水热炭吸附性能影响
3.3.1 水热浓度制备淀粉基水热炭对吸附性能的影响
3.3.2 水热时间对水热碳材料吸附性能的影响
3.4 β淀粉酶添加量对淀粉基水热炭吸附性能的影响
10-10-0.1的吸附稳定性研究"> 3.5 碳材料SAC10-10-0.1的吸附稳定性研究
3.6 本章小结
2CO3活化水热炭制备碳材料WACx及其性能研究">第四章 K2CO3活化水热炭制备碳材料WACx及其性能研究
4.1 引言
2CO3掺混方式活化制备WACx及其吸附分离煤层气CH4"> 4.2 K2CO3掺混方式活化制备WACx及其吸附分离煤层气CH4
4.2.1 碳材料WAC和WACx的比表面积与孔结构分析
x 的FITR分析"> 4.2.2 碳材料WAC和WACx的FITR分析
k的Boehm滴定分析"> 4.2.3 碳材料WAC和WACk的Boehm滴定分析
2CO3掺混方式对碳材料WACx吸附性能的影响"> 4.2.4 K2CO3掺混方式对碳材料WACx吸附性能的影响
2CO3活化条件制备碳材料WACk-x-T对CH4吸附性能影响"> 4.3 K2CO3活化条件制备碳材料WACk-x-T对CH4吸附性能影响
k-x-T吸附性能的影响"> 4.3.1 碳酸钾活化时间对碳材料WACk-x-T吸附性能的影响
k-x-T吸附性能的影响"> 4.3.2 碳酸钾活化温度对碳材料WACk-x-T吸附性能的影响
2CO3活化淀粉制备碳材料ACk与WACk-1.5-850 吸附性能对比"> 4.4 K2CO3活化淀粉制备碳材料ACk与WACk-1.5-850 吸附性能对比
k-1.5-850和ACk的比表面积与孔结构分析"> 4.4.1 碳材料WACk-1.5-850和ACk的比表面积与孔结构分析
k-1.5-850和ACk的FITR分析"> 4.4.2 碳材料WACk-1.5-850和ACk的FITR分析
k-1.5-850和ACk对低浓度煤层气中CH4的吸附性能"> 4.4.3 碳材料WACk-1.5-850和ACk对低浓度煤层气中CH4的吸附性能
k-1.5-850吸附稳定性研究"> 4.5 碳材料WACk-1.5-850吸附稳定性研究
4.6 本章小结
k-y及其性能研究">第五章 离子活化法制备碳材料Ax-WACk-y及其性能研究
5.1 引言
k吸附性能影响"> 5.2 丙烯酸添加量对制备碳材料Ax-WACk吸附性能影响
k的比表面积与孔结构分析"> 5.2.1 碳材料Ax-WACk的比表面积与孔结构分析
k的FITR分析"> 5.2.2 碳材料Ax-WACk的FITR分析
k碳材料吸附性能"> 5.2.3 碳材料Ax-WACk碳材料吸附性能
k-y吸附性能影响"> 5.3 离子交换比对制备碳材料A6-WACk-y吸附性能影响
k-y的比表面积与孔结构分析"> 5.3.1 碳材料A6-WACk-y的比表面积与孔结构分析
k-y的FITR分析"> 5.3.2 碳材料A6-WACk-y的FITR分析
k-3的Raman分析"> 5.3.3 碳材料A6-WACk-3的Raman分析
k-3的XRD分析"> 5.3.4 碳材料A6-WACk-3的XRD分析
k-3的TEM分析"> 5.3.5 碳材料A6-WACk-3的TEM分析
k-y吸附性能"> 5.3.6 碳材料A6-WACk-y吸附性能
k-3碳材料吸附稳定性研究"> 5.4 碳材料A6-WACk-3碳材料吸附稳定性研究
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]贵州省煤层气资源利用现状分析及发展建议[J]. 陶斤金,黄纪勇,马涛,魏巍. 化工管理. 2019(22)
[2]气体水合物分解与生成技术应用研究进展[J]. 杨梦,杨亮,刘道平,谢育博. 制冷学报. 2016(02)
[3]以MgO为模板剂制备纳米中孔炭及其应用研究进展[J]. 余谟鑫,范梁威,张晨,何孝军,郑明东,李忠. 材料导报. 2015(03)
[4]含氧煤层气膜法脱氧实验[J]. 王树立,谭占廷,马路. 油气储运. 2012(08)
[5]煤层气在活性炭和炭分子筛上变压吸附分离[J]. 席芳,林文胜,顾安忠,刘薇,齐研科. 化工学报. 2010(S2)
[6]煤矿瓦斯的治理和利用[J]. 郑顺朝. 山西煤炭. 2010(05)
[7]中国煤层气利用途径[J]. 毛庆国,陈贵峰,谢华,赵路正. 洁净煤技术. 2009(04)
[8]贵州煤层气开采技术的研究与利用[J]. 杨世勇,毛登强,杨洪毅,岳宗洪. 煤炭科技. 2009(02)
[9]中国煤层气开发利用现状及发展建议[J]. 於俊杰,朱玲,周波,邵立南,何绪文. 洁净煤技术. 2009(03)
[10]低浓度煤层气变压吸附浓缩技术研究现状[J]. 王长元,王正辉,陈孝通. 矿业安全与环保. 2008(06)
博士论文
[1]生物质水热炭微球的可控合成表征及应用研究[D]. 巩玉同.浙江大学 2015
[2]吸附法浓缩煤层气甲烷研究[D]. 刘聪敏.天津大学 2010
[3]碱活化法制备石油焦基活性炭及活化机理研究[D]. 卢春兰.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]淀粉基多孔炭的制备及性能研究[D]. 庞丽云.吉林大学 2017
[2]有序纳米空间内水合物法强化煤层气N2/CH4分离[D]. 董巧北.天津大学 2015
[3]活性炭、木炭、改性污泥对偶氮染料吸附性能研究[D]. 水远敏.北京交通大学 2009
本文编号：3098612
【文章来源】：贵州大学贵州省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 贵州省煤层气资源现状和开发意义
1.1.1 贵州省煤层气资源和利用现状
1.1.2 低浓度煤层气开发利用意义
4分离技术的研究进展"> 1.2 煤层气中CH4分离技术的研究进展
1.2.1 气体膜分离技术
1.2.2 低温深冷分离技术
1.2.3 水合物分离技术
1.2.4 吸附分离技术
1.3 吸附材料
1.3.1 金属有机骨架材料
1.3.2 沸石分子筛
1.3.3 活性碳材料
1.4 活性碳材料的制备
1.4.1 模板法
1.4.2 水热法
1.4.3 活化法
1.5 活性碳原料
1.6 研究思路
1.7 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料和仪器设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 淀粉基碳材料的制备
2.2.1 水热法制备碳材料
2.2.2 碳酸钾活化法制备碳材料
2.2.3 离子活化法制备碳材料
2.3 淀粉基碳材料的表征分析
2吸附/脱附等温线"> 2.3.1 N2吸附/脱附等温线
2.3.2 傅里叶红外光谱
2.3.3 Boehm滴定
2.3.4 Raman分析
2.3.5 XRD分析
2.3.6 TEM分析
4的吸附性能评价"> 2.4 淀粉基碳材料对模拟煤层气中CH4的吸附性能评价
x及其对CH4的吸附性能">第三章 水热碳化法制备碳材料SACx及其对CH4的吸附性能
3.1 引言
3.2 淀粉直接碳化与水热碳化制备碳材料及其吸附性能
0的比表面积与孔结构分析"> 3.2.1 碳材料AC和SAC0的比表面积与孔结构分析
0的FITR分析"> 3.2.2 碳材料AC和SAC0的FITR分析
0的Boehm滴定分析"> 3.2.3 碳材料AC和SAC0的Boehm滴定分析
0对低浓度煤层气中CH4的吸附性能"> 3.2.4 碳材料AC和SAC0对低浓度煤层气中CH4的吸附性能
3.3 水热碳化条件对淀粉基水热炭吸附性能影响
3.3.1 水热浓度制备淀粉基水热炭对吸附性能的影响
3.3.2 水热时间对水热碳材料吸附性能的影响
3.4 β淀粉酶添加量对淀粉基水热炭吸附性能的影响
10-10-0.1的吸附稳定性研究"> 3.5 碳材料SAC10-10-0.1的吸附稳定性研究
3.6 本章小结
2CO3活化水热炭制备碳材料WACx及其性能研究">第四章 K2CO3活化水热炭制备碳材料WACx及其性能研究
4.1 引言
2CO3掺混方式活化制备WACx及其吸附分离煤层气CH4"> 4.2 K2CO3掺混方式活化制备WACx及其吸附分离煤层气CH4
x
k的Boehm滴定分析"> 4.2.3 碳材料WAC和WACk的Boehm滴定分析
2CO3掺混方式对碳材料WACx吸附性能的影响"> 4.2.4 K2CO3掺混方式对碳材料WACx吸附性能的影响
2CO3活化条件制备碳材料WACk-x-T对CH4吸附性能影响"> 4.3 K2CO3活化条件制备碳材料WACk-x-T对CH4吸附性能影响
k-x-T吸附性能的影响"> 4.3.1 碳酸钾活化时间对碳材料WACk-x-T吸附性能的影响
k-x-T吸附性能的影响"> 4.3.2 碳酸钾活化温度对碳材料WACk-x-T吸附性能的影响
2CO3活化淀粉制备碳材料ACk与WACk-1.5-850 吸附性能对比"> 4.4 K2CO3活化淀粉制备碳材料ACk与WACk-1.5-850 吸附性能对比
k-1.5-850和ACk的比表面积与孔结构分析"> 4.4.1 碳材料WACk-1.5-850和ACk的比表面积与孔结构分析
k-1.5-850和ACk的FITR分析"> 4.4.2 碳材料WACk-1.5-850和ACk的FITR分析
k-1.5-850和ACk对低浓度煤层气中CH4的吸附性能"> 4.4.3 碳材料WACk-1.5-850和ACk对低浓度煤层气中CH4的吸附性能
k-1.5-850吸附稳定性研究"> 4.5 碳材料WACk-1.5-850吸附稳定性研究
4.6 本章小结
k-y及其性能研究">第五章 离子活化法制备碳材料Ax-WACk-y及其性能研究
5.1 引言
k吸附性能影响"> 5.2 丙烯酸添加量对制备碳材料Ax-WACk吸附性能影响
k的比表面积与孔结构分析"> 5.2.1 碳材料Ax-WACk的比表面积与孔结构分析
k的FITR分析"> 5.2.2 碳材料Ax-WACk的FITR分析
k碳材料吸附性能"> 5.2.3 碳材料Ax-WACk碳材料吸附性能
k-y吸附性能影响"> 5.3 离子交换比对制备碳材料A6-WACk-y吸附性能影响
k-y的比表面积与孔结构分析"> 5.3.1 碳材料A6-WACk-y的比表面积与孔结构分析
k-y的FITR分析"> 5.3.2 碳材料A6-WACk-y的FITR分析
k-3的Raman分析"> 5.3.3 碳材料A6-WACk-3的Raman分析
k-3的XRD分析"> 5.3.4 碳材料A6-WACk-3的XRD分析
k-3的TEM分析"> 5.3.5 碳材料A6-WACk-3的TEM分析
k-y吸附性能"> 5.3.6 碳材料A6-WACk-y吸附性能
k-3碳材料吸附稳定性研究"> 5.4 碳材料A6-WACk-3碳材料吸附稳定性研究
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]贵州省煤层气资源利用现状分析及发展建议[J]. 陶斤金,黄纪勇,马涛,魏巍. 化工管理. 2019(22)
[2]气体水合物分解与生成技术应用研究进展[J]. 杨梦,杨亮,刘道平,谢育博. 制冷学报. 2016(02)
[3]以MgO为模板剂制备纳米中孔炭及其应用研究进展[J]. 余谟鑫,范梁威,张晨,何孝军,郑明东,李忠. 材料导报. 2015(03)
[4]含氧煤层气膜法脱氧实验[J]. 王树立,谭占廷,马路. 油气储运. 2012(08)
[5]煤层气在活性炭和炭分子筛上变压吸附分离[J]. 席芳,林文胜,顾安忠,刘薇,齐研科. 化工学报. 2010(S2)
[6]煤矿瓦斯的治理和利用[J]. 郑顺朝. 山西煤炭. 2010(05)
[7]中国煤层气利用途径[J]. 毛庆国,陈贵峰,谢华,赵路正. 洁净煤技术. 2009(04)
[8]贵州煤层气开采技术的研究与利用[J]. 杨世勇,毛登强,杨洪毅,岳宗洪. 煤炭科技. 2009(02)
[9]中国煤层气开发利用现状及发展建议[J]. 於俊杰,朱玲,周波,邵立南,何绪文. 洁净煤技术. 2009(03)
[10]低浓度煤层气变压吸附浓缩技术研究现状[J]. 王长元,王正辉,陈孝通. 矿业安全与环保. 2008(06)
博士论文
[1]生物质水热炭微球的可控合成表征及应用研究[D]. 巩玉同.浙江大学 2015
[2]吸附法浓缩煤层气甲烷研究[D]. 刘聪敏.天津大学 2010
[3]碱活化法制备石油焦基活性炭及活化机理研究[D]. 卢春兰.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]淀粉基多孔炭的制备及性能研究[D]. 庞丽云.吉林大学 2017
[2]有序纳米空间内水合物法强化煤层气N2/CH4分离[D]. 董巧北.天津大学 2015
[3]活性炭、木炭、改性污泥对偶氮染料吸附性能研究[D]. 水远敏.北京交通大学 2009
本文编号：3098612
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