CO2/N2混气体吸附分离研究

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近年来,人类工业化进程加剧,碳排放量剧增,其中有很大一部分是以二氧化碳的形式排出的,二氧化碳是温室效应的主要气体,对地球气候变化有显著影响。如何低成本高效率的回收富集烟道气中排放出的二氧化碳成为了人们研究这一问题的重点。PSA(pressure swing adsorption)即变压吸附分离技术,以其低廉的成本并适合小规模应用的特点,被人们广泛研究。本实验主要是利用硅胶,活性炭及有序介孔材料MCM-41这三种吸附剂,利用固定床混合气穿透实验,研究它们对二氧化碳吸附分离效果。实验中用到的材料MCM-41是由本实验室合成。这种材料凭借其高度有序的孔径分布,较高的比表面积,近年来,在吸附分离领域的应用越来越广。应用水热合成法,在合成过程中对各个影响因素进行优化设计,得出最佳合成条件:按照摩尔比1:0.3将硅酸乙酯,十六烷基三甲基溴化铵两种试剂在室温条件下混合反应,并通过老化24小时,晶化72小时(PH值为11.30),在540℃下煅烧6小时,等步骤制备出成品。最后制备出的样品经过XRD测试表明具有长程二维六方结构,77k下氮气吸附等温线的测试得出:比表面积约为1145m2/g,BJH法计算孔径约为2.4nm,孔容大约为0.7ml/g。对吸附剂做了改性处理。硅胶负载N-甲基二乙醇胺(MDEA)、活性炭载水以及MCM-41负载三乙醇胺(TEA),研究其与负载前的吸附性能差异。实验证明负载率为0.6的改性硅胶和负载率为1的MCM-41这两种材料对二氧化碳的吸附分离效果较好。载水活性炭在常压下分离CO2的效果较差。其中TEA负载的MCM-41对混合气分离的分离因子最高可达16以上,吸附饱和后通过抽真空的方法可以使吸附剂稳定再生,再生度可达到90%以上。
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