空分用椰殼基炭分子篩的制備與評(píng)價(jià).pdf

1、炭分子篩(Carbon Molecular Sieves，CMS)是一種具有狹縫狀微孔結(jié)構(gòu)的碳質(zhì)吸附劑，其微孔分布集中在0.4 nm～0.9 nm，能夠基于不同分子分子尺寸的差異而擴(kuò)散至有效孔內(nèi)的擴(kuò)散速率的不同實(shí)現(xiàn)氣體的分離，因而，被廣泛應(yīng)用于分離空氣富集氮?dú)?。目前國?nèi)以高分子聚合物和煤類為原料生產(chǎn)的CMS的性能已經(jīng)接近進(jìn)口分子篩的性能，但以果殼為原料生產(chǎn)的CMS仍由于活化造孔及孔結(jié)構(gòu)調(diào)整技術(shù)不太成熟，所生產(chǎn)的CMS存在重現(xiàn)性差、使用性

2、能受條件限制易波動(dòng)、篩分性能隨使用時(shí)間增長嚴(yán)重下降等缺點(diǎn)。因此，如何把握CMS前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)、精確地控制CMS的孔口尺寸、提高CMS制備時(shí)的穩(wěn)定性仍是CMS制備方面的一大挑戰(zhàn)。
　　基于此，本文主要圍繞椰殼制備CMS的規(guī)?；a(chǎn)所面臨的科學(xué)和技術(shù)瓶頸展開工作，以建立CMS孔口相對尺寸的評(píng)價(jià)方法為手段，通過CMS的評(píng)價(jià)反饋的信息把握椰殼基CMS制備過程中孔結(jié)構(gòu)調(diào)整條件的選擇使所制備的CMS不僅對O2/N2有較高的吸附選擇性而且有較高的

3、氣體吸附容量。
　　采用兩塔變壓吸附裝置為評(píng)價(jià)裝置，選用日本CMS和德國CMS為吸附劑，以N2回收率為依據(jù)選擇評(píng)價(jià)不同CMS孔口大小的條件;在選定的評(píng)價(jià)條件下，可發(fā)現(xiàn)不同CMS的產(chǎn)氣N2濃度、N2回收率及脫附氣中最高O2濃度、最高O2濃度出現(xiàn)的時(shí)間、脫附氣量存在差別，從而探討了CMS的產(chǎn)氣N2濃度、N2回收率及脫附氣中最高O2濃度、最高O2濃度出現(xiàn)的時(shí)間、脫附氣量的特點(diǎn)與孔口尺寸的關(guān)系，建立一套評(píng)價(jià)CMS孔口尺寸的方法。
　

4、　為了制備出適用于空分富集氮?dú)獾奈絼?，本文以椰殼一次炭化料為骨料、酚醛樹脂為粘結(jié)劑制備CMS，以孔結(jié)構(gòu)反饋的信息為指導(dǎo)，利用炭化、水蒸氣物理活化、氣相炭沉積等手段對CMS孔徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對在炭化終溫為820℃、炭化升溫速率為10℃/min、炭化恒溫時(shí)間為30 min條件下得到的炭化產(chǎn)品活化，活化水蒸氣流率為500 ml/min、活化時(shí)間為90 min，所制備的活化產(chǎn)品的微孔分布最窄，微孔最可幾孔徑為0.5 nm。以此條件下制備