吸附脫除二氧化碳中微量乙烷的研究

【摘要】： 二氧化碳的回收再資源化具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。乙烷是可能存在于二氧化碳?xì)庠粗械囊环N雜質(zhì),如能將其深度脫除,就很容易生產(chǎn)成食品級(jí)二氧化碳液體添加劑或其他用途的高純度二氧化碳。本文針對(duì)二氧化碳?xì)庠粗写嬖诘碾s質(zhì)——乙烷,致力于開發(fā)出高效的脫除二氧化碳中乙烷的吸附劑,以達(dá)到深度脫除二氧化碳中微量乙烷雜質(zhì)的目的。 首先對(duì)吸附劑進(jìn)行了篩選和評(píng)價(jià),考察了不同種類吸附劑對(duì)乙烷吸附性能的影響,分析了活性炭孔隙的物理結(jié)構(gòu)和孔表面的化學(xué)性質(zhì)對(duì)其吸附性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:活性炭因其較大的比表面積、豐富的微孔、適量的中孔以及呈非極性的表面性質(zhì),是吸附脫除二氧化碳中微量乙烷的最佳吸附劑。 然后通過酸堿改性、氧化改性、還原改性和負(fù)載金屬改性對(duì)活性炭進(jìn)行改性處理,評(píng)價(jià)了各種改性活性炭對(duì)乙烷的吸附性能,詳細(xì)考察了浸漬劑種類、浸漬劑濃度、處理溫度以及處理時(shí)間等因素對(duì)活性炭吸附性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:酸堿改性、弱氧化改性和還原改性都能提高活性炭的吸附性能,其中當(dāng)處理溫度為30℃、處理時(shí)間為3h,用5%的HCl改性的活性炭對(duì)乙烷的吸附量最大,而強(qiáng)氧化改性和負(fù)載金屬離子改性不利于活性炭對(duì)乙烷的吸附脫除。 最后詳細(xì)考察了氣體流量、吸附劑顆粒度、床層高度、吸附溫度以及進(jìn)氣乙烷濃度等吸附條件對(duì)穿透曲線、吸附量、LUB(不能利用床層高度)和Q(床層利用率)的影響,并考察了再生溫度、再生時(shí)間和再生次數(shù)等再生條件對(duì)活性炭吸附性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:LUB隨著原料氣流量的減小而縮短,隨著吸附劑顆粒度的減小而縮短,隨著床層高度的增加而拉長;隨著吸附溫度的升高和乙烷濃度的降低,活性炭對(duì)乙烷的吸附量減少;氣體熱再生法對(duì)活性炭有較好的再生效果,吹掃氣為空氣,再生溫度為120℃,再生時(shí)間為180min時(shí),經(jīng)多次再生的活性炭依然有很好的吸附性能。 【關(guān)鍵詞】：二氧化碳 乙烷 活性炭 吸附
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TQ116.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文獻(xiàn)綜述10-21
• 1.1 精制二氧化碳的方法11-14
• 1.1.1 低溫蒸餾法11
• 1.1.2 膜分離法11-12
• 1.1.3 催化燃燒法12-13
• 1.1.4 吸附法13-14
• 1.1.5 幾種精制二氧化碳的比較14
• 1.2 脫除乙烷用活性炭研究14-18
• 1.2.1 活性炭的種類及其特點(diǎn)14
• 1.2.2 活性炭的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)14-15
• 1.2.3 活性炭的吸附機(jī)理15-16
• 1.2.4 活性炭表面化學(xué)性質(zhì)16-18
• 1.3 活性炭表面改性研究18-20
• 1.3.1 表面結(jié)構(gòu)特性改性18
• 1.3.2 表面化學(xué)性質(zhì)改性18-20
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與目的20-21
• 2 實(shí)驗(yàn)部分21-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及原料21-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品21-22
• 2.1.2 吸附劑的篩選22
• 2.1.3 活性炭的預(yù)處理22
• 2.1.4 改性活性炭的制備22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置與操作23-25
• 2.2.1 配制原料氣23-24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟24
• 2.2.3 活化再生裝置24-25
• 2.3 吸附劑的物化性能表征25-26
• 2.3.1 低碳烷烴的檢測(cè)25
• 2.3.2 比表面積和孔徑分布25
• 2.3.3 傅立葉紅外分析25
• 2.3.4 熱重分析25-26
• 2.4 吸附劑評(píng)價(jià)指標(biāo)26-27
• 3 吸附劑的選擇及其性質(zhì)對(duì)吸附性能的影響27-37
• 3.1 吸附劑的選擇27-29
• 3.2 活性炭表面結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能的影響29-34
• 3.3 預(yù)處理34-36
• 3.3.1 加熱預(yù)處理對(duì)吸附性能的影響34-35
• 3.3.2 水處理對(duì)吸附性能的影響35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 改性活性炭脫除低濃度乙烷的研究37-46
• 4.1 酸堿改性37-40
• 4.2 氧化改性40-43
• 4.2.1 浸漬劑種類和濃度對(duì)吸附性能的影響40-42
• 4.2.2 處理溫度對(duì)吸附性能的影響42-43
• 4.2.3 處理時(shí)間對(duì)吸附性能的影響43
• 4.3 還原改性43-44
• 4.4 負(fù)載金屬離子改性44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-46
• 5 吸附和再生條件對(duì)吸附性能的影響46-60
• 5.1 氣體流量對(duì)吸附性能的影響46-49
• 5.2 吸附劑粒度對(duì)吸附性能的影響49-51
• 5.3 床層高度對(duì)吸附性能的影響51-53
• 5.4 吸附溫度對(duì)吸附性能的影響53-54
• 5.5 乙烷進(jìn)氣濃度對(duì)吸附性能的影響54-55
• 5.6 再生條件對(duì)吸附性能的影響55-59
• 5.6.1 再生溫度的影響56-57
• 5.6.2 再生時(shí)間的影響57-58
• 5.6.3 再生次數(shù)的影響58-59
• 5.7 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況64-65
• 致謝65-66

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