微孔炭的制备及CH 4 /N 2 分离性能研究
发布时间：2023-11-02 18:46
煤层气的开发利用对改善能源结构、缓解大气污染意义重大,其难点在于CH4/N2的分离。变压吸附(PSA)分离凭借工艺适用性强、操作灵活等优点备受关注,其核心在于高效吸附剂的开发。炭材料凭借丰富的孔结构、表面性质可调、良好的稳定性等优点在PSA分离CH4/N2领域受到青睐,成为CH4/N2吸附分离常用的吸附剂。本论文主要研究了微孔炭的制备和CH4/N2吸附分离性质。首先,采用聚合物热解法和模板法分别制备了微孔碳基吸附剂,并探究了实验过程中制备条件对吸附剂的孔结构和吸附性能的影响;采用N2吸脱附、XRD、FT-IR、SEM等对其微观结构进行表征;并选取孔结构和吸附性能较优的样品测量CH4和N2的吸附等温线,对其进行Langmuir和Freundlich拟合并计算选择性。结果表明,热解聚偏氟乙烯制备的微孔炭孔隙发达,最优的制备条件为焙烧温度800°C,升温...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 煤层气概述
1.2.1 煤层气用途
1.2.2 煤层气开采
1.2.3 煤层气利用现状
1.3 CH4/N2分离技术
1.3.1 深冷分离
1.3.2 膜分离
1.3.3 溶剂吸收
1.3.4 吸附分离
1.4 PSA分离吸附剂
1.4.1 沸石分子筛
1.4.2 金属有机骨架
1.4.3 炭材料
1.5 微孔炭材料
1.5.1 无序微孔炭材料
1.5.2 有序微孔炭材料
1.6 选题思路与研究内容
1.6.1 选题思路
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 PVDF基微孔炭制备
2.3 模板法微孔炭制备
2.3.1 吸水率测定
2.3.2 模板法微孔炭制备
2.4 样品的表征
2.4.1 低温N2吸脱附
2.4.2 X-射线衍射(XRD)
2.4.3 傅立叶红外光谱(FTIR)
2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.5 碘吸附
2.5 CH4和N2吸附等温线测定
第三章 PVDF基微孔炭的制备及工艺优化
3.1 前言
3.2 微孔炭的制备
3.2.1 热解PVDF微孔炭的制备
3.2.2 KOH活化PC微孔炭的制备
3.3 微孔炭的表征分析
3.3.1 微孔炭的SEM分析
3.3.2 微孔炭的孔结构分析
3.3.3 微孔炭的XRD分析
3.3.4 微孔炭的FT-IR分析
3.4 热解PVDF微孔炭制备的工艺优化
3.4.1 焙烧温度的筛选
3.4.2 升温速率的筛选
3.4.3 焙烧时间的筛选
3.5 KOH活化PC微孔炭制备的工艺优化
3.5.1 升温速率的筛选
3.5.2 活化时间的筛选
3.5.3 碱炭比的筛选
3.6 本章小结
第四章 CH4/N2在PVDF基微孔炭上的吸附分离
4.1 前言
4.2 CH4和N2在PVDF基微孔炭上的吸附平衡
4.2.1 CH4和N2在PVDF基微孔炭上的吸附等温线
4.2.2 CH4和N2吸附等温线的拟合分析
4.2.3 CH4和N2在PVDF基微孔炭上的吸附热
4.3 CH4/N2在PVDF基微孔炭上的吸附选择性
4.3.1 基于平衡吸附量的选择性
4.3.2 基于亨利常数的分离因子
4.4 本章小结
第五章 模板法微孔炭的制备及CH4/N2吸附分离
5.1 前言
5.2 模板法微孔炭的制备
5.3 TPC的表征分析
5.3.1 TPC的孔结构分析
5.3.2 TPC的XRD分析
5.3.3 TPC的FT-IR分析
5.3.4 TPC的SEM分析
5.3.5 TPC的碘吸附值分析
5.4 CH4和N2在TPC的吸附平衡
5.4.1 CH4和N2在TPC的吸附等温线
5.4.2 CH4和N2吸附等温线的拟合分析
5.4.3 CH4和N2在TPC的吸附热
5.5 CH4/N2在TPC的吸附选择性
5.5.1 基于平衡吸附量的选择性
5.5.2 基于亨利常数的分离因子
5.6 CH4/N2在不同吸附剂分离因子对比
5.7 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
本文编号：3859551
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 煤层气概述
1.2.1 煤层气用途
1.2.2 煤层气开采
1.2.3 煤层气利用现状
1.3 CH4/N2分离技术
1.3.1 深冷分离
1.3.2 膜分离
1.3.3 溶剂吸收
1.3.4 吸附分离
1.4 PSA分离吸附剂
1.4.1 沸石分子筛
1.4.2 金属有机骨架
1.4.3 炭材料
1.5 微孔炭材料
1.5.1 无序微孔炭材料
1.5.2 有序微孔炭材料
1.6 选题思路与研究内容
1.6.1 选题思路
1.6.2 研究内容
第二章 实验部分
2.1 实验药品及仪器
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器
2.2 PVDF基微孔炭制备
2.3 模板法微孔炭制备
2.3.1 吸水率测定
2.3.2 模板法微孔炭制备
2.4 样品的表征
2.4.1 低温N2吸脱附
2.4.2 X-射线衍射(XRD)
2.4.3 傅立叶红外光谱(FTIR)
2.4.4 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.5 碘吸附
2.5 CH4和N2吸附等温线测定
第三章 PVDF基微孔炭的制备及工艺优化
3.1 前言
3.2 微孔炭的制备
3.2.1 热解PVDF微孔炭的制备
3.2.2 KOH活化PC微孔炭的制备
3.3 微孔炭的表征分析
3.3.1 微孔炭的SEM分析
3.3.2 微孔炭的孔结构分析
3.3.3 微孔炭的XRD分析
3.3.4 微孔炭的FT-IR分析
3.4 热解PVDF微孔炭制备的工艺优化
3.4.1 焙烧温度的筛选
3.4.2 升温速率的筛选
3.4.3 焙烧时间的筛选
3.5 KOH活化PC微孔炭制备的工艺优化
3.5.1 升温速率的筛选
3.5.2 活化时间的筛选
3.5.3 碱炭比的筛选
3.6 本章小结
第四章 CH4/N2在PVDF基微孔炭上的吸附分离
4.1 前言
4.2 CH4和N2在PVDF基微孔炭上的吸附平衡
4.2.1 CH4和N2在PVDF基微孔炭上的吸附等温线
4.2.2 CH4和N2吸附等温线的拟合分析
4.2.3 CH4和N2在PVDF基微孔炭上的吸附热
4.3 CH4/N2在PVDF基微孔炭上的吸附选择性
4.3.1 基于平衡吸附量的选择性
4.3.2 基于亨利常数的分离因子
4.4 本章小结
第五章 模板法微孔炭的制备及CH4/N2吸附分离
5.1 前言
5.2 模板法微孔炭的制备
5.3 TPC的表征分析
5.3.1 TPC的孔结构分析
5.3.2 TPC的XRD分析
5.3.3 TPC的FT-IR分析
5.3.4 TPC的SEM分析
5.3.5 TPC的碘吸附值分析
5.4 CH4和N2在TPC的吸附平衡
5.4.1 CH4和N2在TPC的吸附等温线
5.4.2 CH4和N2吸附等温线的拟合分析
5.4.3 CH4和N2在TPC的吸附热
5.5 CH4/N2在TPC的吸附选择性
5.5.1 基于平衡吸附量的选择性
5.5.2 基于亨利常数的分离因子
5.6 CH4/N2在不同吸附剂分离因子对比
5.7 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
本文编号：3859551
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