氨基功能化介孔氧化硅SBA-15對CO2吸附性能的研究.pdf

1、化石燃料燃燒所排放的大量CO2是造成全球氣候變化的主要原因。CO2的捕獲和分離被認(rèn)為是當(dāng)今社會大規(guī)?？刂艭O2排放、減緩溫室效應(yīng)最有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。與傳統(tǒng)的CO2捕獲方法相比，固體吸附法雖然興起較晚，但具備諸多優(yōu)點，因而在CO2的捕獲和分離領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注和飛速的發(fā)展。研發(fā)新型有效的固體吸附劑對煙氣中CO2的捕獲和分離具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文對幾種固體吸附劑進(jìn)行了吸附性能的研究，從中選取適合對其進(jìn)行改性的載體吸附劑SBA

2、-15，通過對SBA-15負(fù)載聚乙烯亞胺（PEI）為研究對象，研究了改性后不同負(fù)載比的吸附劑的CO2的靜態(tài)以及動態(tài)吸附性能。
　　首先采用容量法對13X、Silica、MCM-41、SBA-15這四種固體吸附劑對CO2的靜態(tài)吸附性能進(jìn)行了研究，對不同吸附劑的結(jié)構(gòu)性質(zhì)以及溫度和壓力對吸附的影響進(jìn)行了探討，考察了幾種吸附劑的循環(huán)再生性能。實驗的測試壓力范圍為0~100kpa，溫度范圍為293~308K。研究表明，四種吸附劑對 CO2的

3、吸附都屬于物理吸附，吸附量的大小順序為13X＞Silica＞MCM-41＞SBA-15。與吸附熱相比，吸附系數(shù)b值的大小對吸附量的大小起到了決定性的作用，b值越大，吸附量也相應(yīng)更大。13X雖然在低溫下具有較高的吸附量，但實際煙氣溫度往往較高，不利于13X對 CO2的吸附，此外13X孔徑較小不利于對其進(jìn)行負(fù)載改性。
　　選取孔徑和孔容較大的介孔氧化硅SBA-15作為載體，然后基于浸漬法將聚乙烯亞胺（PEI，M=600）負(fù)載到 SBA

4、-15上進(jìn)行吸附劑改性，研究了改性吸附劑對 CO2的靜態(tài)吸附性能。實驗結(jié)果表明，負(fù)載后的吸附劑與空白的SBA-15相比，在較高溫度下時CO2靜態(tài)吸附量有了明顯的提高。吸附劑對CO2的吸附量隨著PEI的負(fù)載比的增加而上升。負(fù)載比為50％和60%的吸附劑在343K和363K時具有較高的CO2靜態(tài)吸附量，分別為0.930mmol/g（50%343K）、0.900mmol/g（50%363K）、0.955mmol/g（60%343K）和0.98

5、3mmol/g（60%363K）。經(jīng)過八次再生循環(huán)以后，負(fù)載比為50%和60%的吸附劑仍具有較高的CO2吸附量。
　　最后考察了負(fù)載后的吸附劑對 CO2的動態(tài)吸附性能。首先考察了343K溫度下，負(fù)載比為30%、40%和50%的吸附劑的動態(tài)吸附性能。結(jié)果表明，吸附劑的穿透吸附量和飽和吸附量均隨著負(fù)載比的增大而增加，吸附劑SP-50（負(fù)載比50%）具有最大的飽和吸附量0.920mmol/g以及最大的穿透吸附量0.637mmol/g。接