生物質活性炭吸附二氧化碳的性能研究.pdf

1、溫室氣體問題已經成為世界關注的焦點，二氧化碳是最主要的溫室氣體之一，能對全球生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞，因此減少二氧化碳排放就成了當務之急。固體吸附被認為是一種適合用于捕集尾部煙氣二氧化碳的方法。生物質活性炭用作二氧化碳吸附劑，具有制備材料來源廣泛、價格相對便宜以及在環(huán)境溫度壓力下有較高吸附能力等一系列優(yōu)點。因此，本文對生物質活性炭吸附二氧化碳的性能進行了研究。
　　本文利用農業(yè)廢棄物玉米稈、麥殼和稻殼為原料，二氧化碳為活化劑一步法制備

2、生物質活性炭，在制備溫度為800℃時分別采用了不同的制備時間獲取活性炭。并采用硝酸、氫氧化鉀和醋酸等溶液作為改性劑對一步法制備的玉米稈、稻殼活性炭進行了改性處理。采用氮吸附法和X射線光電子能譜法(XPS)對活性炭的孔結構和表面化學性質進行了表征分析。
　　通過活性炭制備實驗考察了生物質種類、活性炭制備時間和活化劑濃度對其二氧化碳吸附性能的影響。結果表明：采用玉米稈為原料制備的活性炭的二氧化碳吸附性能優(yōu)于麥殼和稻殼活性炭；在制備溫度

3、800℃時，制備時間30min，二氧化碳活化劑濃度為20％獲得的未改性玉米稈活性炭的中孔孔容較大，二氧化碳吸附性能相對較好。
　　通過活性炭的改性實驗研究了不同改性劑和改性方法對改性活性炭二氧化碳吸附性能的影響。結果表明：酸洗和堿洗的處理都能進一步拓展活性炭的孔隙結構，其表面積和孔容都有顯著增長；對于玉米稈活性炭，采用酸洗改性的處理方法較為適宜；采用后續(xù)熱處理的方法能繼續(xù)提升活性炭的二氧化碳吸附性能；玉米稈活性炭較適宜的改性處理方

4、法為100℃水浴加熱1h并進行后續(xù)熱處理，其BET表面積達到了639.78m2/g，二氧化碳吸附率可以達到7.33％。而對稻殼采用堿洗改性的處理方法較為適宜，二氧化碳吸附率可以達到5.68％。
　　本文還研究了活性炭的孔結構特性和表面化學性質對其二氧化碳吸附能力的影響，分析表明：活性炭的BET表面積在500m2/g以下時，二氧化碳吸附性能與中孔孔容的相關性較為明顯，樣品的中孔孔容越大，二氧化碳吸附能力越強；活性炭的BET表面積達到

5、500m2/g以上時，微孔和表面積對活性炭的二氧化碳吸附性能的影響作用顯著；活性炭表面的C含量越高，無定型態(tài)雜原子的含量越低，其二氧化碳吸附性能力越強。
　　最后，本文對生物質活性炭的二氧化碳吸附過程進行了動力學特性研究，結果表明：Bangham吸附動力學模型適合用來描述二氧化碳在生物質活性炭上的吸附過程；通過對模型進行參數(shù)辨識以及建立活性炭表面積和二氧化碳吸附量的關系，確定了適用于本文制備的玉米稈改性活性炭的Bangham吸附動