煤矿低浓瓦斯PSA浓缩的静电导体型碳分子筛的制备

发布时间：2017-04-27 08:11

  本文关键词：煤矿低浓瓦斯PSA浓缩的静电导体型碳分子筛的制备，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳分子筛是由无定形碳与结晶碳组成的,广义上为一类非极性碳素吸附材质,狭义上具有均一孔径的活性炭。它在工业废水废气处理、食品卫生、医疗制药和环护等方面有了普遍的运用。而研究使用PSA法浓缩提纯低浓度的煤矿瓦斯的核心是制备孔径均一,孔容大,高比表面积的碳分子筛。 本文主要研究了两类碳分子筛,第一种碳分子筛是以褐煤为原料,经过炭化、活化等工艺制备碳分子筛,另外着重研究了在此路线下的碳分子筛的最优实验条件,最后使用比表面积测试、电子显微镜等对最优条件下制得的碳分子筛进行检测。成果如下： a.实验考察褐煤制备的碳分子筛的最优工艺如下：一次炭化时间为110min,一次炭化温度为700℃,N2流速为120ml·min-1,原料粒径是120目,二次炭化温度是750℃,二次炭化时间是4h,活化浓度是30%,碳沉积时间及温度分别是3.5h和800℃。 b.从碳分子筛的孔径分布和吸附-脱附等温线可以看出碳分子筛内部主要由微孔组成,平均孔径约为2.8nm。电阻值均小于106Ω,可见本实验制备的碳分子筛具有静电导电的性能。 另一种是采用活化、碳沉积对厂家提供的碳分子筛前驱体进行孔结构修饰,并将调孔前后碳分子筛各指标进行比较,可以得出经活化后的碳分子筛比表面积和孔容都有明显的增大,增幅在48.4%～122.8%。经过气相沉积后的碳分子筛孔径变得均一,浓缩甲烷的浓度得到提升。还对进一步得出了调孔的最优制备条件：活化的最佳温度是770℃,碳沉积的最佳浓度是3%。
【关键词】：碳分子筛 孔隙结构 变压吸附 低浓度瓦斯
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ424.2;TD712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 引言14-16
• 1 文献综述16-28
• 1.1 碳分子筛概述16
• 1.2 碳分子筛孔隙结构及其吸附机理16-17
• 1.3 碳分子筛的应用17-18
• 1.3.1 碳分子筛在气体分离与提纯中的应用17-18
• 1.3.2 碳分子筛在催化领域的应用18
• 1.3.3 碳分子筛在气体存储方面的应用18
• 1.4 碳分子筛的制备18-20
• 1.4.1 碳分子筛的成型18-19
• 1.4.2 碳分子筛制孔和调孔的方法19-20
• 1.5 煤矿低瓦斯气的浓缩提纯20-22
• 1.5.1 煤矿低浓瓦斯简介20-21
• 1.5.2 煤层气浓缩提纯的意义21-22
• 1.6 低浓瓦斯中CH_4/N_2分离技术概况22-25
• 1.6.1 低温精馏分离技术22-23
• 1.6.2 膜分离技术23
• 1.6.3 合成水合物分离技术23-24
• 1.6.4 溶剂法分离技术24
• 1.6.5 变压吸附(PSA)分离技术24-25
• 1.6.6 几种低浓瓦斯中CH_4浓缩技术比较25
• 1.7 PSA浓缩低浓瓦斯吸附剂研究概况25-26
• 1.7.1 沸石分子筛25
• 1.7.2 活性炭25-26
• 1.7.3 碳分子筛26
• 1.8 论文选题与构想26-28
• 1.8.1 研究意义26-27
• 1.8.2 研究构想27-28
• 2 实验部分28-36
• 2.1 实验原料和仪器28-29
• 2.1.1 原料与试剂28
• 2.1.2 仪器和设备28-29
• 2.2 碳分子筛的制备29-31
• 2.3 变压吸附浓缩低浓度瓦斯31-33
• 2.3.1 变压吸附过程31-33
• 2.3.2 碳分子筛吸附过程33
• 2.4 碳分子筛微观结构表征及性能测试33-36
• 2.4.1 碳分子筛的孔隙结构表征33
• 2.4.2 碳分子筛的吸附性能测试33
• 2.4.3 碳分子筛的静电导电性能测试33-36
• 3 煤基碳分子筛制备工艺研究36-54
• 3.1 碳分子筛孔隙结构的形成影响因素36-45
• 3.1.1 一次炭化温度的影响36-37
• 3.1.2 一次炭化时间的影响37-39
• 3.1.3 N_2保护气流速的影响39-40
• 3.1.4 原料粒径的影响40-41
• 3.1.5 二次炭化时间的影响41-43
• 3.1.6 二次炭化温度的影响43-44
• 3.1.7 活化剂浓度的影响44-45
• 3.2 气相沉积调节碳分子筛孔结构的影响因素45-48
• 3.2.1 气相沉积温度的影响45-47
• 3.2.2 气相沉积时间的影响47-48
• 3.3 碳分子筛评价48-53
• 3.3.1 吸附-脱附等温线48-49
• 3.3.2 孔径分布图49-50
• 3.3.3 静态平衡吸附量测试50-51
• 3.3.4 静电导电性能测试51-53
• 3.4 本章小结53-54
• 4 活化、气相沉积修饰浓缩低浓瓦斯碳分子筛的孔结构54-62
• 4.1 调节前碳分子筛分析54-55
• 4.1.1 碳分子筛的孔结构参数分析54
• 4.1.2 碳分子筛的吸附分离性能分析54-55
• 4.2 活化调节碳分子筛孔径55-58
• 4.2.1 活化后碳分子筛的性能改变55-56
• 4.2.2 活化温度与碳分子筛性能的关系56-58
• 4.3 气相碳沉积调节碳分子筛孔径58-60
• 4.3.1 气相碳沉积后碳分子筛性能变化58-59
• 4.3.2 气相碳沉积浓度与碳分子筛性能关系59-60
• 4.4 孔结构修饰前后碳分子筛孔径分布60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 结论62-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-72
• 作者简介及读研期间主要科研成果72

【参考文献】

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本文编号：330236