沥青基活性炭的制备及CH 4 /N 2 吸附分离性能研究

发布时间：2022-12-11 00:27

　　活性炭是一类以碳元素为主的无机多孔材料,由石墨微晶为基础的无定型结构碳组成。活性炭因具有丰富的含氧官能团,高比表面积和微孔含量,可调孔径和稳定的化学性质而广泛的应用于气体吸附方面。由于煤层气中CH₄和N₂因物理化学性质相似,二者的分离一直是气体吸附领域的难点。制备具有高效CH₄/N₂吸附分离性能的吸附剂是解决这一问题的关键。本文采用化学活化法,以沥青为主要碳源,掺入山楂树枝、聚丙烯酰胺和三聚氰胺以调节沥青基活性炭的孔结构和表面性质,进而提高其CH₄/N₂吸附分离性能。系统考察了碳源组成、活化温度及碳源与活化剂的比例对沥青基活性炭孔结构、表面性质及CH₄/N₂吸附分离性能的影响。采用红外光谱、元素分析、扫描电镜、273 K-CO₂吸附及77 K氮气吸附/脱附等表征手段表征活性炭的表面性质和孔结构。具体内容和结论如下:（1）以沥青为碳源,KOH为活化剂,采用化学活化法制备沥青基活性炭,通过研究沥... 

【文章页数】：85 页

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摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 选题背景及意义
    1.2 活性炭
    1.3 活性炭的原料
        1.3.1 矿物类碳源
        1.3.2 植物类碳源
        1.3.3 有机类碳源
    1.4 活性炭的制备方法
        1.4.1 物理活化法
        1.4.2 化学活化法
        1.4.3 物理-化学活化法
    1.5 活性炭的应用
        1.5.1 活性炭在催化方面的应用
        1.5.2 活性炭在电容器方面的应用
        1.5.3 活性炭在吸附方面的应用
    1.6 研究目的及内容
第二章 实验部分
    2.1 实验原料及试剂
        2.1.1 原料
        2.1.2 主要试剂
    2.2 活性炭的制备
    2.3 表征方法
        2.3.1 元素测定表征
        2.3.2 孔结构表征
        2.3.3 扫描电子显微镜表征
        2.3.4 红外光谱(FTIR)表征
    2.4 CH_4和N_2吸附等温线的测定
    2.5 吸附热计算
第三章 沥青基活性炭的制备
    3.1 活化剂用量的影响
        3.1.1 扫描电子显微镜表征
        3.1.2 77K下氮气吸附/脱附表征
        3.1.3 273K-CO_2吸附表征
        3.1.4 CH_4和N_2吸附分离性能研究
    3.2 不同活化温度的影响
        3.2.1 X射线衍射表征(XRD)
        3.2.2 扫描电子显微镜表征
        3.2.3 77K下氮气吸附/脱附表征
        3.2.4 273K-CO_2吸附表征
        3.2.5 红外光谱(FTIR)表征
        3.2.6 CH_4和N_2吸附分离性能研究
        3.2.7 吸附热计算
        3.2.8 脱附性能研究
    3.3 本章小结
第四章 沥青掺入植物碳源活性炭的制备
    4.1 不同碳源种类的影响
        4.1.1 玉米芯和沥青为碳源制备活性炭
        4.1.2 山楂树枝和沥青为碳源
    4.2 山楂树枝含量的影响
        4.2.1 孔结构表征
        4.2.2 CH_4和N_2吸附分离性能研究
    4.3 沥青掺入山楂树枝活性炭与单一活性炭的对比
        4.3.1 扫描电子显微镜表征
        4.3.2 77K下氮气吸附/脱附表征
        4.3.3 273K-CO_2吸附表征
        4.3.4 红外光谱(FTIR)表征
        4.3.5 CH_4和N_2吸附分离性能研究
        4.3.6 脱附性能研究
    4.4 小结
第五章 沥青掺入有机碳源活性炭的制备
    5.1 不同活化剂用量的影响
    5.2 不同活化温度的影响
        5.2.1 扫描电子显微镜表征
        5.2.2 77K下氮气吸附/脱附表征
        5.2.3 273K-CO_2吸附表征
        5.2.4 红外光谱(FTIR)表征
        5.2.5 CH_4和N_2吸附分离性能研究
    5.3 沥青与有机碳源制备活性炭
        5.3.1 273K-CO_2吸附表征
        5.3.2 红外光谱(FTIR)表征
        5.3.3 CH_4和N_2吸附分离性能研究
        5.3.4 脱附性能研究
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]煤基活性炭超级电容器的原料优化及工艺探讨[J]. 杨森,杨绍斌,李阳,董伟,万世鹏.  硅酸盐通报. 2018(04)
[2]常规-非常规天然气理论、技术及前景[J]. 邹才能,杨智,何东博,位云生,李剑,贾爱林,陈建军,赵群,李易隆,李君,杨慎.  石油勘探与开发. 2018(04)
[3]葡萄糖基多孔碳材料对CO2/CH4的分离性能[J]. 王丽,王兴杰,李浩,陈永伟,李忠.  化工学报. 2018(02)
[4]淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO2/CH4性能[J]. 陈敏玲,王兴杰,肖静,夏启斌,李忠.  化工学报. 2018(01)
[5]多孔生物质碳材料的制备及应用研究进展[J]. 王晓丹,马洪芳,刘志宝,陈张豪,刘鑫鑫.  功能材料. 2017(07)
[6]改性介孔碳和活性炭在废水吸附实验中的对比研究[J]. 刘芳,张双,李佳蔓,赵朝成,王永强,刘春爽,孙娟,刘其友.  实验技术与管理. 2017(07)
[7]物理化学两步活化法制备煤基活性炭电极材料[J]. 岳晓明,吴雅俊,张双全,朱俊生,袁翠翠,戴斯星.  中国矿业大学学报. 2017(04)
[8]玉米芯活性炭的制备及性能研究[J]. 郭云海,李军,金央,冯冬娅,张宇强,李星.  无机盐工业. 2017(07)
[9]褐煤基活性炭和无灰煤基活性炭性能对比研究[J]. 樊丽华,王晓柳,侯彩霞,孔碧华,梁英华.  功能材料. 2017(01)
[10]活性炭制备技术及应用研究综述[J]. 蒋剑春,孙康.  林产化学与工业. 2017(01)



本文编号：3717799