张莉:甘蔗渣活性炭的制备及其CO2吸附性能研究论文

张莉:甘蔗渣活性炭的制备及其CO2吸附性能研究论文

本文主要研究内容

作者张莉(2019)在《甘蔗渣活性炭的制备及其CO2吸附性能研究》一文中研究指出:人类活动和工业生产导致大气中CO2浓度升高,进而造成全球变暖、海平面上升和极端天气等生态安全问题,危害人类财产、生命安全。近年来大气中CO2浓度每年仍以0.1%的速度增长,全球生态安全问题依然严峻。CO2捕集是目前缓解全球变暖的关键技术之一。本研究针对CO2吸附剂存在的成本高、吸附性能差等问题,开发了低成本、高效的CO2吸附剂。以农业废弃物甘蔗渣为原料,通过高温热解法(C-t)和水热合成法(HC-t)制备出不同半焦,利用元素分析、FT-IR、N2和CO2吸附等进行表征。结果发现样品中C-600和HC-240碳含量最高,分别为84.07 wt%和70.88 wt%。同时显示水热过程能够使得水热半焦表面形成更多含氧官能团。孔结构分析表明热解半焦和水热半焦分别为典型的微孔和介孔结构,CO2吸附测试表明C-t的CO2吸附量远高于HC-t。为了进一步提高CO2吸附量,通过尿素增氮-KOH活化方法制备了热解型活性炭,并研究了尿素添加量、KOH浸渍比、活化温度对其孔结构和CO2吸附性能的影响。尿素添加量为15 wt%、KOH/C=2.0、活化温度为600℃时制备的活性炭CO2吸附性能最好,在25℃、1 bar时吸附量可达4.80 mmol/g,这取决于吸附剂的超微孔和氮含量。活性炭表面含氮官能团类型为N-6、N-5、N-Q和N-X,窄微孔孔径主要集中在0.55 nm,且窄微孔占比为80-89%,因此CO2/N2选择性高。多次吸脱附实验后活性炭CO2吸附量基本不变,说明此活性炭稳定性和再生性好。采用绿色低耗的水热合成法制备水热半焦(HC-240),并利用KOH对其进行活化制备出水热型活性炭,研究了KOH浸渍比和活化温度对水热活性炭孔结构和CO2吸附性能的影响。在KOH/HC-240为1.0、活化温度为800℃时,活性炭在25℃、1 bar下的CO2吸附量约为4.15 mmol/g。经乙酸进一步改性后,活性炭表面酚羟基(-OH)和-COOH基团增多,有利于提高活性炭的CO2吸附性能。在乙酸浓度为5 wt%时,活性炭CO2吸附量增加了7.8%,达到4.47 mmol/g。

Abstract

ren lei huo dong he gong ye sheng chan dao zhi da qi zhong CO2nong du sheng gao ,jin er zao cheng quan qiu bian nuan 、hai ping mian shang sheng he ji duan tian qi deng sheng tai an quan wen ti ,wei hai ren lei cai chan 、sheng ming an quan 。jin nian lai da qi zhong CO2nong du mei nian reng yi 0.1%de su du zeng chang ,quan qiu sheng tai an quan wen ti yi ran yan jun 。CO2bu ji shi mu qian huan jie quan qiu bian nuan de guan jian ji shu zhi yi 。ben yan jiu zhen dui CO2xi fu ji cun zai de cheng ben gao 、xi fu xing neng cha deng wen ti ,kai fa le di cheng ben 、gao xiao de CO2xi fu ji 。yi nong ye fei qi wu gan zhe zha wei yuan liao ,tong guo gao wen re jie fa (C-t)he shui re ge cheng fa (HC-t)zhi bei chu bu tong ban jiao ,li yong yuan su fen xi 、FT-IR、N2he CO2xi fu deng jin hang biao zheng 。jie guo fa xian yang pin zhong C-600he HC-240tan han liang zui gao ,fen bie wei 84.07 wt%he 70.88 wt%。tong shi xian shi shui re guo cheng neng gou shi de shui re ban jiao biao mian xing cheng geng duo han yang guan neng tuan 。kong jie gou fen xi biao ming re jie ban jiao he shui re ban jiao fen bie wei dian xing de wei kong he jie kong jie gou ,CO2xi fu ce shi biao ming C-tde CO2xi fu liang yuan gao yu HC-t。wei le jin yi bu di gao CO2xi fu liang ,tong guo niao su zeng dan -KOHhuo hua fang fa zhi bei le re jie xing huo xing tan ,bing yan jiu le niao su tian jia liang 、KOHjin zi bi 、huo hua wen du dui ji kong jie gou he CO2xi fu xing neng de ying xiang 。niao su tian jia liang wei 15 wt%、KOH/C=2.0、huo hua wen du wei 600℃shi zhi bei de huo xing tan CO2xi fu xing neng zui hao ,zai 25℃、1 barshi xi fu liang ke da 4.80 mmol/g,zhe qu jue yu xi fu ji de chao wei kong he dan han liang 。huo xing tan biao mian han dan guan neng tuan lei xing wei N-6、N-5、N-Qhe N-X,zhai wei kong kong jing zhu yao ji zhong zai 0.55 nm,ju zhai wei kong zhan bi wei 80-89%,yin ci CO2/N2shua ze xing gao 。duo ci xi tuo fu shi yan hou huo xing tan CO2xi fu liang ji ben bu bian ,shui ming ci huo xing tan wen ding xing he zai sheng xing hao 。cai yong lu se di hao de shui re ge cheng fa zhi bei shui re ban jiao (HC-240),bing li yong KOHdui ji jin hang huo hua zhi bei chu shui re xing huo xing tan ,yan jiu le KOHjin zi bi he huo hua wen du dui shui re huo xing tan kong jie gou he CO2xi fu xing neng de ying xiang 。zai KOH/HC-240wei 1.0、huo hua wen du wei 800℃shi ,huo xing tan zai 25℃、1 barxia de CO2xi fu liang yao wei 4.15 mmol/g。jing yi suan jin yi bu gai xing hou ,huo xing tan biao mian fen qiang ji (-OH)he -COOHji tuan zeng duo ,you li yu di gao huo xing tan de CO2xi fu xing neng 。zai yi suan nong du wei 5 wt%shi ,huo xing tan CO2xi fu liang zeng jia le 7.8%,da dao 4.47 mmol/g。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自武汉科技大学的张莉,发表于刊物武汉科技大学2019-07-16论文,是一篇关于甘蔗渣论文,活性炭论文,制备论文,改性论文,吸附论文,武汉科技大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自武汉科技大学2019-07-16论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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