吸附甲烷用特種活性炭的制備研究

【摘要】：以貴州無煙煤和太西無煙煤為原料，采用添加劑法，通過混合、成型、炭化、活化過程制備吸附CH4用活性炭。以CH4吸附量、碘值、比表面積和孔徑分布等對樣品進行表征。 以貴州煤為原料，研究了椰殼添加量、炭化溫度、炭化恒溫時間、活化溫度和添加劑對活性炭性能的影響。研究結果表明：堿金屬鹽和椰殼的加入可以促進活性炭CH4吸附量的提高，CH4吸附量隨炭化恒溫時間的增加而減少，隨著炭化溫度和活化溫度的增加，CH4吸附量都呈先增加后減少的規(guī)律。最佳的制備條件為無煙煤和椰殼97g，添加劑B3g，椰殼添加比例16%，活化溫度880C，炭化溫度650C，炭化恒溫時間20min，在此條件下制得活性炭的CH4吸附量為21.69mL/g（25C，0.1MPa）。 以太西煤為原料，分別設計了正交和單因素試驗。正交試驗確定了各因素的影響大小并得出了最佳制備條件。正交試驗結果表明：各影響因素主次順序為炭化溫度、配料、活化溫度、炭化恒溫時間和活化時間。最佳制備條件為無煙煤97g，B2+E1復合添加劑3g，炭化溫度630C，炭化恒溫時間20min，活化溫度910C，活化時間1.5h，在最佳條件下制備活性炭的CH4吸附量為22.80mL/g（25C，0.1MPa）。進一步研究發(fā)現(xiàn)，太西煤制備的活性炭CH4吸附量大、孔徑分布集中，活性炭的CH4的吸附量與活性炭的比表面積、碘值、孔容以及單一某段孔徑的孔容大小無顯著的線性關系。單因素試驗系統(tǒng)研究了添加劑、燒失率、炭化溫度、炭化升溫速率、炭化恒溫時間與活化溫度對活性炭吸附性能和孔隙結構的影響。研究結果表明：燒失率在30%-40%范圍內(nèi)有利于提高活性炭的CH4吸附量。最佳活化溫度和炭化溫度分別為880C和650C。CH4吸附量隨著炭化升溫速率的增加而減少，最佳升溫速率為3C/min，而炭化恒溫時間對甲烷吸附量的影響很小。單因素試驗的最佳制備條件：無煙煤97g，B2+E1復合添加劑3g，燒失率在30%-40%范圍內(nèi)，炭化溫度650C，炭化恒溫時間為20min，炭化升溫速率為3C/min，活化溫度880C，在最佳條件下制備的活性炭的CH4吸附量為24.31mL/g（25C，0.1MPa）。 【關鍵詞】：無煙煤 添加劑 CH4吸附量 制備條件 孔徑分布
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ424.1
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• Contents10-12
• 圖清單12-14
• 表清單14-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-27
• 1.1 研究背景17
• 1.2 CH4分離方法17-20
• 1.3 變壓吸附分離 CH4的研究進展20-21
• 1.4 吸附 CH4用吸附劑的研究進展21-23
• 1.5 影響活性炭 CH4吸附量的因素23-24
• 1.6 吸附 CH4用活性炭的研究現(xiàn)狀24-26
• 1.7 本課題研究內(nèi)容26-27
• 2 實驗及分析測試方法27-32
• 2.1 原料27
• 2.2 實驗試劑27
• 2.3 實驗儀器與設備27
• 2.4 實驗的研究路線27-30
• 2.5 主要分析方法30-32
• 3 以貴州煤為原料制備甲烷吸附活性炭32-38
• 3.1 椰殼添加量對活性炭 CH4吸附性能的影響32-33
• 3.2 炭化溫度對活性炭 CH4吸附性能的影響33-34
• 3.3 炭化恒溫時間對活性炭 CH4吸附性能的影響34
• 3.4 活化溫度對活性炭 CH4吸附性能的影響34-35
• 3.5 添加劑對活性炭 CH4吸附性能的影響35-36
• 3.6 活性炭的分離系數(shù)36-37
• 3.7 本章小結37-38
• 4 以太西煤為原料制備甲烷吸附活性炭38-60
• 4.1 添加劑的篩選研究38-40
• 4.2 正交試驗研究40-48
• 4.3 單因素試驗研究48-58
• 4.4 本章小結58-60
• 5 結論與展望60-62
• 5.1 結論60-61
• 5.2 展望61-62
• 參考文獻62-68
• 作者簡歷68-70
• 學位論文數(shù)據(jù)集70

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