高木質素廢棄物制備CH4-CO2分離功能性吸附材料及其選擇性吸附的試驗研究.pdf

1、本研究以高木質素廢棄物糠醛渣為原料，通過磷酸活化制備CH4/CO2分離功能性活性炭。首先，運用正交試驗優(yōu)化了糠醛渣活性炭磷酸活化法的制備條件，建立了活性炭比表面積、最可幾孔徑與制備條件之間的數(shù)學關系式及等值線圖。其次，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、比表面測定儀、傅里葉光譜分析儀(FT-IR)等現(xiàn)代分析表征手段對糠醛渣活性炭的結構形貌、比表面積、孔徑及表面官能團等物理化學性質進行表征。最后，采用CH4/CO2變壓吸附試驗得到糠醛渣活性炭對

2、CH4/CO2混合氣體的吸附分離性能參數(shù)，得到混合氣體吸附量、分離度及耦合度與制備條件之間的數(shù)學關系式。本研究可以為CH4/CO2分離功能性吸附材料制備及混合氣體吸附分離提供理論指導。
　　運用正交試驗優(yōu)化糠醛渣活性炭磷酸活化法的制備條件，選擇磷酸濃度、浸漬比、活化溫度、活化時間為影響因子通過正交試驗及測試結果篩選出活性炭最大比表面對應的制備條件。運用響應曲面法建立比表面積、最可幾孔徑與制備條件之間的數(shù)學關系式及等值線圖。結果表明

3、以糠醛渣為原料，磷酸為活化劑制備活性炭條件為:磷酸濃度60％、浸漬比1.5∶1、活化溫度400℃、活化時間120min時制得的活性炭比表面積為1166.952m2/g，最可幾孔徑為0.6205nm。通過數(shù)學關系式及等值線圖可以直觀得出磷酸濃度、浸漬比、活化溫度及活化時間對糠醛渣活性炭的比表面積、最可幾孔徑的影響。
　　通過電鏡掃描可以看出糠醛渣活性炭表面有較多的凹凸、褶皺和孔洞，具有較高的比表面積，為物理吸附提供了良好的基礎。通過

4、靜態(tài)氮吸附曲線可以看出糠醛渣活性炭樣本的氮氣等溫吸附曲線均為Ⅱ型，可以得出糠醛渣活性炭對氮氣的吸附主要取決于微孔的數(shù)量。通過傅里葉紅外光譜分析可知，同原料和同活化劑條件下，不同制備條件得到的活性炭表面官能團的種類并無太大區(qū)別，比表面積較大的活性炭表面的羥基、羰基、醚、酚等含氧官能團數(shù)量明顯高于比表面積小的活性炭。
　　將活性炭樣本用于CH4/CO2的變壓吸附分離試驗，建立了混合氣體吸附量、分離度及耦合度與制備條件之間的數(shù)學關系式，