活性炭結(jié)構(gòu)改性、表征及煤井甲烷提濃的應(yīng)用研究.pdf

1、活性炭是一種很重要的吸附劑和催化劑載體，由于其特殊的孔道結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于吸附分離，能量存儲(chǔ)，催化反應(yīng)，環(huán)境治理等領(lǐng)域。近十幾年來(lái)，人們陸續(xù)開(kāi)發(fā)了一系列孔道結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、表面積高、孔徑分布合理的超級(jí)活性炭，使得活性炭的制備、表征和應(yīng)用有了很大進(jìn)步。煤井甲烷是天然氣的另一種存在形式，是高效的燃料和化工原料。但是由于大量煤井甲烷氣的濃度很低，無(wú)法得到有效利用。隨著人們對(duì)能源需求量的增加和對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，煤井甲烷的回收也變得日益重要

2、。 活性炭對(duì)煤井甲烷的提濃性能主要受其孔道結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)的影響，因此本論文對(duì)活性炭進(jìn)行一系列的氧化改性、熱處理、表面改性以調(diào)變其孔道結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)硝酸和雙氧水對(duì)活性炭進(jìn)行氧化改性，在其孔道結(jié)構(gòu)無(wú)明顯變化的情況下，可以引入大量酸性官能團(tuán)；氧化之后的活性炭樣品在氮?dú)鈿夥障?，?jīng)過(guò)熱處理可以除去大量酸性官能團(tuán)，并引入含氮堿性官能團(tuán)，同時(shí)其孔道結(jié)構(gòu)也有明顯的改變：在氫氣氣氛下對(duì)活性炭進(jìn)行還原改性可以除去酸性官能團(tuán)

3、，改變其孔道結(jié)構(gòu)：在氮?dú)?、氨氣氣氛下?duì)活性炭進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚环矫婵梢砸牒獕A性官能團(tuán)，另一方面可以改變其孔道結(jié)構(gòu)。 在自制的簡(jiǎn)易變壓吸附裝置上對(duì)活性炭改性樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果同活性炭的比表面積或孔容、孔徑分布、表面化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行關(guān)聯(lián)發(fā)現(xiàn)，比表面積或孔容、孔徑分布、表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)活性炭的甲烷提濃性能有不同程度的影響。當(dāng)吸附壓力為3atm，甲烷初始濃度為25％時(shí)，活性炭的最佳孔徑分布為0.75～0.77nm；高的比表面積和