核殼型氧化鋁膜包覆活性炭催化材料的傳熱傳質(zhì)性能研究.pdf

1、目前，核殼結(jié)構(gòu)催化材料因其穩(wěn)定性，活性，選擇性等性能上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注。此種結(jié)構(gòu)下的催化材料是在傳統(tǒng)顆粒狀載體表面包覆均勻致密的無(wú)機(jī)膜，不僅可以提高材料的機(jī)械強(qiáng)度，而且可以明顯提高其在反應(yīng)中的催化性能。本文在活性炭表面包覆一層氧化鋁膜制成核殼結(jié)構(gòu)催化材料，在此基礎(chǔ)上研究了其制備方法并優(yōu)化制備條件，再對(duì)其傳熱性能以及傳質(zhì)性能進(jìn)行了研究，建立并推導(dǎo)了有效的傳熱模型。
　　本文利用噴涂法將勃姆石溶膠包覆在活性炭上，經(jīng)過(guò)干

2、燥焙燒，制成一系列不同氧化鋁膜厚度的核殼結(jié)構(gòu)催化材料。研究中對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化:發(fā)現(xiàn)噴涂時(shí)膠體與乙醇的體積配比應(yīng)低于1:6;而噴涂的次數(shù)應(yīng)多于10次;同時(shí)烘干溫度則應(yīng)在120℃左右。在此種條件下，制得的核殼結(jié)構(gòu)最為完整、均勻和致密，并且氧化鋁膜厚可通過(guò)調(diào)節(jié)膠體用量實(shí)現(xiàn)可控制備，符合后續(xù)研究的要求。
　　為了研究核殼結(jié)構(gòu)對(duì)材料傳熱性能的影響，本文通過(guò)熱線法測(cè)定制備的材料顆粒床層的有效導(dǎo)熱系數(shù)，并根據(jù)固定床有效導(dǎo)熱系數(shù)模型推導(dǎo)材料顆粒

3、導(dǎo)熱系數(shù)。結(jié)果表明，核殼結(jié)構(gòu)催化材料顆粒導(dǎo)熱系數(shù)隨氧化鋁體積分?jǐn)?shù)增加而減小，并且趨勢(shì)較兩者物理混合更為顯著。接著利用串并聯(lián)模型，建立核殼結(jié)構(gòu)催化材料顆粒傳熱模型，其模型表達(dá)式為λp=0.51vsλs+1/2.03vs/λs+1.02vc/λc。本文建立的傳熱模型為預(yù)測(cè)核殼結(jié)構(gòu)催化材料導(dǎo)熱系數(shù)提供了一種有效方法。
　　本文對(duì)制備的核殼結(jié)構(gòu)催化材料顆粒對(duì)CO2的飽和吸附量和吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)氧化鋁對(duì)CO2的吸附能力弱于活性炭，在