二氧化碳复合吸附材料的制备及其性能研究.pdf

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1、声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学 位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布 过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的 材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明 确的说明。 2 o f 2 年3 月l 宫日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上 网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权 其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文， 按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：亚重 2 0f z 年罗月廖日

2、 硕士论文二氧化碳复合吸附材料的制备及其性能研究 摘要 充分利用良好的吸附材料实现对C 0 2 分离回收，是目前减排C 0 2 研究的重要课题之 一。本文选择活性炭( A C ) 、纳米S i 0 2 、硅胶( S G ) 吸附剂作为载体，通过复合处理 制备新型吸附剂，考察对纯C 0 2 的吸附效果。主要进行了以下三个方面的研究： 原位分散聚合法合成了与丙烯酰胺( A M ) 单体质量比不同的P A M A C ，P A M S i 0 2 ， P A M S G 复合材料，利用F T I R 、S E M 、N 2 吸附脱附、T G A 表征方法测定复合样品结构 与性质。利用热重法，考察了6

3、 0 持续吸附6 0 r a i n 情况下，样品对C 0 2 的吸附量，发 现复合处理前单一的A C 、纳米S i 0 2 和S G 对C 0 2 的吸附量依次为6 2 m g g 、31 m g g 和 7 1 m g g ；复合处理后，各种材料的吸附量均明显增大，吸附效果P A M S G P A M A C P A M S i 0 2 。P A M S G ( 质量比1 ：1 ) 复合材料对C 0 2 的吸附容量为2 5 6 m g g ，是原样的 3 6 倍，同时材料可以快速脱附，再生性能良好，6 次循环后吸附容量仍高达2 3 5 m g g 。 分析认为，负载有机官能团大大提高了材

4、料的吸附性能，使材料对C 0 2 的吸附从物理吸 附转向为以有机官能团为活性中心的化学吸附，表明无机粒子与酰胺复合制备有机无 机新型低成本吸附剂切实可行。 采用化学镀法，通过调节甲醛浓度和装载量，合成了一系列C u A C 样品。通过对 样品进行X R D 、S E M 、T G A 表征，发现A C 表面成功覆盖了一层铜，甲醛6 0 m U L 、装 载量1 0 9 L 条件下化学镀反应时间短，复合材料表面铜层镀覆均匀，晶形良好，无C u 2 0 峰。热重法考察6 0 下复合粒子对C 0 2 的吸附量，发现样品吸附性能均得到提高，1 0 0 下可以完全解吸，吸附量最大为7 9 m g g ，

5、6 次循环后为7 0 m g g ，循环吸附稳定性良 好。 采用金属盐溶液L i N 0 3 、C a ( A t ) 2 和C u ( N 0 3 ) 2 浸渍A C 、纳米S i 0 2 以合成负载型新 吸附材料，并通过正交实验探索负载量、煅烧温度、煅烧时间三因素对吸附性能的影响。 X R D 、S E M 表征结果证实A C 、纳米S i 0 2 表面都成功负载上了新物质。7 0 0 下吸附C 0 2 实验表明，六种复合吸附材料对C 0 2 吸附容量均出现不同程度提高，三因素对吸附性能 影响强弱顺序：负载量 煅烧温度 煅烧时间。最优合成条件是煅烧温度9 0 0 ，煅烧时 间9 h ，此条

6、件下制备的C a O A C 、L i 2 0 S i 0 2 材料负载均匀，晶形良好，吸附量增幅最大， 吸附容量分别为2 6 3 m g g 、1 2 4 m g g ，经过4 次循环再生吸附量基本没有降低，复 品吸附机理为化学吸附。 关键词：二氧化碳，吸附，复合材料，吸附容量，循环吸附稳定性 硕士论文 A b s t r a c t M a k i n gf u l l 墩o fg o o da d s o r p t i o nm a t e r i a l si so n eo ft h ei m p o r t a n tt o p i c st oa c h i e v e C 0

7、 2s e p a r a t i o nr e c y c l i n gi nt h es t u d yo fC 0 2e m i s s i o n s T h i sp a p e ru s e da c t i v a t e dc a r b o n , n R n oS i 0 2 ，s i l i c ag e la st h ec a r d e r , c o m p o u n di n t on e wa d s o r b e n t st os t u d yt h ee f f e c to fp u r e C 0 2a d s o r p t i o n M

8、 a i n l yf o rt h ef o l l o w i n gt h r e ea r e c l $ o fr e s e a r c h ： w 姚C ，P A M S i 0 2a n d P A M S Gw e r e s y n t h e s i z e db y i n - s u i t d i s p e r s i o n p o l y m e r i z a t i o n T h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so fs a m p l e sw e r ed e t e r m i n e db yF

9、 T I R , S E M ，N 2 a d s o r p t i o n - d e s o r p t i o na n dT G Ac h a r a c t e r i z a t i o nm e t h o d T h e r m o g r a v i m e t r ya t6 0d e g r e e s u n d e rc o n t i n u o u sa d s o r p t i o nf o r6 0r a i nm e a s u r e da d s o r p t i o nc a p a c i t y T h eC 0 2a d s o r p t

10、 i o n c a p a c i t yo f a c t i v a t e dc a r b o n , n a n o S i 0 2 ，s i l i c ag e lf o l l o w e db y6 2 m g g ，31m g g ，71m g g , T h e c o m p o s i t e da d s o r p t i o nc a p a c i t y w e r e o b v i o u s l yi n c r e a s e d , t h ea d s o r p t i o n e f f e c t ： P A M S G P A M A

11、C P A M S i 0 2 W h e nm a s sr a t i oo fs i l i c ag e la n dm o n o m e rW a s1 ：1 ，t h e a d s o r p t i o nc a p a c i t yo fP A M S G c o u l da c h i e v e2 5 6 m g g ，r e g e n e r a t i o np e r f o r m a n c ew a gg o o d , a f t e rs i xc y c l e s ，t h ea d s o r p t i o nc a p a c i t y

12、w a ss t i l lu pt o2 3 5 m g g A b s o r p t i o nm e c h a n i s mW a s f r o mp h y s i c a la d s o r p t i o nt oc h e m i c a la d s o r p t i o n C u A Cs a m p l e sw e r es y n t h e s i z e dw i t hd i f f e r e n ta m o u n to ff o r m a l d e h y d ec o n c e n t r a t i o n a n dl o a d

13、c a p a c i t yb yc h e m i c a l p l a t i n gm e t h o d T h er e s u l t s o fX R D 、S E Ma n dT G A c h a r a c t e r i z a t i o ni n d i c a t e dt h a tA Cs u r f a c ew a sc o v e r e d 、析mb r o n z es u c c e s s f u l l y A d s o r p t i o n p e r f o r m a n c eo fs y n t h e s i z e ds a

14、 m p l e sw e r ei n c r e a s e d ，a n dc o u l dc o m p l e t e l yd e s o r p t i o na t10 0 T h er e a c t i o nt i m eW a ss h o r tu n d e rt h ec o n d i t i o n so ff o r m a l d e h y d e6 0 m L L ，l o a dc a p a c i t y t o g L ，a l s o ，p o w d e rs u r f a c ec o p p e rp l a t i n gu n

15、i f o r m i t y , n oC u 2 0p e a k , t h ea d s o r p t i o nc a p a c i t y W a s7 9 m g g , t h es i x t hc y c l e sf o r7 0 m g g ，a d s o r p t i o nc y c l es t a b i l i t yw a sg o o d T h em e t a ls a l ts o l u t i o no fL i N 0 2 ，C a ( A t ) 2 ，C u ( N 0 3 ) 2w e r ei m p r e g n a t e

16、 dA C ，n a n o - S i 0 2 t os y n t h e t i cn e wm a t e r i a l s X R Da n dS E Mc h a r a c t e r i z a t i o nr e s u l t ss h o w e dt h a tn e wm a t e r i a l s w e r el o a d e d 7 0 0 f o r a d s o r p t i o ne x p e r i m e n t ss h o w e dt h a ta b s o r p t i o nc a p a c i t yo fc o m

17、p o s i t e h a da l lb e e ni m p r o v e d I n f l u e n c eO l it h ea d s o r p t i o np r o p e r t i e sf r o ms t r o n gt ow e a ko r d e r ： l o a d i n g c a l c i n i n gt e m p e r a t u r e c a l c i n i n gt i m e T h eo p t i m a ls y n t h e t i cc o n d i t i o n sW a s c a l c i n

18、i n ga t9 0 0 f o r9 h , A d s o r p t i o nc a p a c i t yo fC a O A C ，L i 2 0 S i 0 2p r e p a r e du n d e r t h i s c o n d i t i o n sr e s p e c t i v e l yr e a c h e d2 6 3 m g g ，12 4 m g g A d s o r p t i o nc a p a c i t yW a sn o tr e d u c e d a i t e rf o u rt i m e sr e c y c l i n g

19、 ，c o m p o s i t es a m p l ea d s o r p t i o nm e c h a n i s mW a sc h e m i c a la d s o r p t i o n K e yw o r d s ：C 0 2 ，A d s o r p t i o n , C o m p o s i t em a t e r i a l s ，A d s o r p t i o nc a p a c i t y , C i r c u l a t i o n a d s o r p t i o ns t a b i l i t y 硕士论文 二氧化碳复合吸附材料的制

20、备及其性能研究 目录 摘要。I A b s t r a c t I I 1 绪论。1 1 1 课题的研究背景1 1 2C 0 2 捕集与分离方法。2 1 2 1 溶剂吸收法2 1 2 2 膜分离法3 1 2 3 低温蒸馏法3 1 2 4 吸附分离法4 1 3C 0 2 吸附剂的特性及研究进展。4 1 3 1C 0 2 吸附剂的特性4 1 3 2 碳质吸附剂5 1 3 ：3 金属氧化物6 1 3 4 沸石分子筛7 1 3 5 硅J 技8 1 3 6 硅基介孔分子筛8 1 3 7 锂盐吸附剂9 1 3 8 其他类型吸附剂9 1 4 吸附理论及模型1 0 1 4 1 吸附等温线类型10 1 4 2L

21、 a n g m u i r 理论1 l 1 4 3B E T 理论ll 1 4 4 吸附势理论及微孔填充理论1 2 1 5 论文主要研究内容和目标13 2 实验材料与测试方法1 4 2 1 实验原料1 4 2 2 实验设备1 5 2 3 表征方法15 2 3 1 低温N 2 物理吸附脱附15 2 3 2F T I R 15 2 3 3X R D 1 6 I I I 目录硕士论文 2 3 4S E M l6 2 3 5 热分析技术16 2 4 吸附剂及C 0 2 吸附性能评价1 6 2 4 1C 0 2 吸附剂的选择16 2 4 2 吸附性能评估方法的选择1 9 2 4 3 再生性能评估方法的

22、选择。2 l 3 原位分散聚合法制备有机无机复合材料及其吸附C 0 2 性能研究2 2 3 1 引言2 2 3 2 有机无机复合吸附材料的制备2 3 3 3 表征结果与分析2 3 3 3 1F T I R 结果与分析2 3 3 3 2S E M 结果与分析2 4 3 3 3 低温N 2 物理吸附脱附结果与分析2 5 3 3 4 热重结果与分析2 9 3 4 对C 0 2 吸附性能研究3 0 3 5 循环吸附性能研究3 2 3 6 本章小结3 3 4 化学镀法制备C u d A C 复合材料及其吸附C 0 2 性能研究3 4 4 1 引言3 4 4 2 化学镀铜法制备C u A C 复合材料3

23、5 4 2 1 粉体前处理3 5 4 2 2 化学镀铜工艺及方法3 6 4 3 工艺条件对化学镀铜反应时间的影响3 7 4 3 1 甲醛浓度3 7 4 3 2 装载量3 8 4 4 表征结果与分析3 9 4 4 1 m 结果与分析3 9 4 4 2S E M 结果与分析4 0 4 4 3 热重结果与分析4 l 4 5 对C 0 2 吸附性能研究4 l 4 6 循环吸附性能研究4 3 4 7 本章小结4 4 5 浸渍法制备无机复合材料及其吸附C 0 2 性能研究。4 5 5 1 引言。4 5 I V 硕士论文 二氧化碳复合吸附材料的制各及其性能研究 5 2 浸渍法制备无机复合材料4 6 5 3

24、表征结果与分析4 6 5 3 1X R D 结果与分析4 6 5 3 2S E M 结果与分析4 9 5 4 对C 0 2 吸附性能研究一5 l 5 5 循环吸附性能研究5 3 5 6 本章小结5 4 6 结论与展望5 5 6 1 本文结论5 5 6 2 论文创新点5 6 6 3 课题改进建议5 6 致谢。5 7 参考文献5 8 V 硕士论文二氧化碳复合吸附材料的制备及其性能研究 1 绪论 1 1 课题的研究背景 1 9 世纪西方工业革命开始以来，以化石燃料为主的能源体系造成了温室气体的大量 排放心1 ，全球变暖成为地球气候显著变化的主要特征，大气“温室效应与全球变暖 l 绪论硕士论文 成节约

25、投资和运行成本目的成为现阶段C C S 技术研究的主流方向，其中开发新型高效 吸附剂是研究的重中之重，也是降低分离成本的关键【1 , 5 , 7 1 。 表1 1 二氧化碳的用途 应用领域用途 干冰；食品的冷冻、冷藏：饮料添加剂；灭火材料；二氧化碳电弧焊接保护气；固化硬 物理用途化剂、压力剂、膨胀剂或发酵剂：超临界萃取剂；油田助采剂。 主要应用在精细化学品、高分子材料、大宗化学品转化及光、电、生物转化等领域：制 造纯碱、尿素、阿司匹林；轻质碳酸盐；在催化作用下，被氢还原成甲烷、甲醛、甲醇、 化学用途甲酸；与氢一起代替甲醇参与芳烃烷基化，制得加氢和甲基转移的产物；不饱和烃反应 生成酸或酯类；与不

26、饱和烃、胺类、环氧化合物发生二元、三元共聚反应，生成交联、 接枝、嵌段等高聚物，如聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚脲。 生物用途食物的灭菌、防霉、保鲜剂；用作植物气体肥料。 1 2C 0 2 捕集与分离方法 碳资源在大气中蕴藏丰富，以资源综合利用为出发点，变废为宝分离回收C 0 2 不 失为一种好办法。目前工业上采用的C 0 2 捕集与分离方法主要有溶剂吸收法、膜分离法、 低温蒸馏法和吸附分离法，4 种方法在经济性、选择性和适用性等方面都具备各自的特 点，几种方法也可以组合应用【l 7 】。近年来，还研究开发出了许多新方法如电化学法、 酶法、光生物合成法、催化剂法等【6 】。 1 2 1 溶剂吸收法

27、 溶剂吸收法分为物理吸收法和化学吸收法。吸收法在中美两国家氨厂变换脱碳工艺 中得到广泛使用【4 叫。物理吸收法利用各组分在溶剂中的溶解度随压力温度变化原理实 现分离，通常对C 0 2 的吸收能力随压力增加或温度降低而增大，反之则减小。目前，典 型物理吸收法有环丁砜法、加压水洗法、N 甲基吡咯烷酮法、多乙二醇二甲醚法、低温 甲醇法、碳酸丙烯酯法等【6 】。因为C 0 2 在溶剂中的溶解服从亨利定律，故此法仅适用在 C 0 2 分压较高的条件下i 2 , 7 】。 原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应，C 0 2 进入溶剂形成富液，富液进入脱 吸塔加热分解出C 0 2 ，吸收脱吸交替进行，化学吸

28、收法实现分离回收目的，耗能比物 理吸收法多。目前工业中广泛采用化学吸收溶剂一般为K 2 C 0 3 水溶液【2 3 】和醇胺类水溶 液口4 6 】。 气体中C 0 2 含量较低时适用溶剂吸收法，对气体吸收效果较好，浓缩后C 0 2 浓度可 高达9 9 9 9 ，但是需加热使溶剂再生，能耗大，选择性差，操作繁琐；而且气体负荷 容量大，循环速度要求很高，同时需提供大量吸收塔，分离回收成本高；还存在污染空 2 硕士论文二氧化碳复合吸附材料的制备及其性能研究 气、易氧化降解、对设备腐蚀严重等缺点而难以推广 4 , 6 - 7 。 富C 0 2 溶剂贫C 0 2 溶剂 图1 1 单乙醇胺法从烟道气中回收

29、二氧化碳工艺流程 1 2 2 膜分离法 膜分离法利用薄膜对混合气体中各组分渗透率不同的原理来分离气体，分为分离膜 和吸收膜两种【1 - 3 , 6 。现阶段应用于工业上的C 0 2 气体分离膜一般是有机膜，材质主要为： 乙酸纤维、聚砜、聚醚砜、聚酰胺等【3 6 】。气体透过结构不同的膜时传递扩散方式不同， 因而分离机理也有差异，常见的气体透过膜的分离机理有：气体通过多孔膜的微孔扩 散机理；气体透过非多孔膜的溶解扩散机理【8 】。 膜分离技术操作方便，过程中无相变，而且一次性投资少、占地面积小，还具有能 耗低、无二次污染等优点，是当前发展十分迅速的节能型气体分离技术；但是存在选择 性差，需要对分

30、离气体进行预处理( 脱水、过滤等) ，操作比较繁琐，难以得到高纯度 C 0 2 等缺点 6 - 8 。可以采用膜分离法进行粗分离后使用吸收法做精分离，将两种方法理想 结合。现阶段膜分离法主要处于实验室研究和小规模分离应用阶段，研究大多集中于开 发出高效低成本膜材料【1 8 】。 图1 2 膜分离法工艺流程 1 2 3 低温蒸馏法 低温蒸馏法通过低温冷凝实现C 0 2 的分离，C 0 2 在常温常压下以气态形式存在，当 压力大于临界压力7 4 3 M P a 或温度低于临界温度3 1 1 时，C 0 2 可以转变成液态。低温 蒸馏法利用C 0 2 与其他气体组分沸点差异，低温液化后蒸馏实现分离。

31、对于高浓度 C 0 2 6 0 的情况，可以采用压缩、冷凝提纯工艺获取液体C 0 2 产品；而对于C 0 2 含量 3 l 绪论硕士论文 较低的混合气，要使C 0 2 发生相变而浓缩从混合气中分离，需要经过多次压缩和冷却【3 ，6 1 。 低温蒸馏法所需设备庞大、能源消耗较高、分离效果不理想、成本高，因而主要用于分 离回收油田中的C 0 2 ，比较典型的是美国K o c hP r o c e s s 公司的R y a nH o l m e s 三塔和四塔 工艺【6 ，9 】。从C 0 2 回收塔塔底得到的液体C 0 2 ，经泵加压后，再注入油井，可以节省大 量能耗，提高原油产量，并且副产油田所

32、需的燃料气 9 1 。 1 2 4 吸附分离法 吸附分离法的实现和气体与固体吸附剂表面上活性点之间的分子间引力密不可分。 吸附分离机理主要借助位阻差异( 筛分型) ，动力学差异( 速率型) ，平衡差异( 平衡 型) 3 种机理之一进行。在填充吸附材料的吸附床中利用固态吸附剂低温高压时吸附， 升温降压后解吸，通过周期性的温度压力变化，吸附解吸可逆作用实现C 0 2 的吸附分 离，适用于C 0 2 浓度为2 0 8 0 的工业气【3 6 - 9 1 。 近十几年来，一项非低温法气体分离和提纯技术变压吸附( P r e s s u r eS w i n g A d s o r p t i o n ，

33、P S A ) 工艺得到了飞速发展。基本原理：吸附剂对吸附质在分压不同条件 下有不同的吸附容量、吸附速度和吸附作用力，并且在一定压力下对被分离的气体混合 物的各组分具有选择吸附的特性，加压后可以除去原料气中的杂质组分，减压完成杂质 脱附使吸附剂再生。变压吸附包含高压下的变压吸附( 通常简称变压吸附) 和真空变压 吸附( V a c u u mS w i n gA d s o r p t i o n ，V S A ) ，其中真空变压吸附过程在常压下吸附，真空 下解吸，比高压P S A 流程能耗低、产品气纯度和收率也明显提高【9 】。 P S A 技术与其他气体分离技术相比具有如下优点：能耗低；产

34、品纯度高且可灵活调 节；工艺流程简易，可对多种气体进行分离；自动化程度高，操作方便；操作费用低， 维护简单，投资小，使用寿命长；环境效益好，不会造成新的环境污染，这使得P S A 分离技术显示出广阔的应用前景【6 8 - 9 1 。在工业上主要应用于气体干燥、溶剂蒸汽回收、 空气分馏和石油精炼尾气中的8 2 、C O 和H 2 的分离等【9 】。 根据混合气各组分在不同温度下吸附容量的差异实现分离的变温吸附法 ( T e m p e r a t u r eS w i n gA d s o r p t i o n ，简称T S A ) 或变温变压吸附法( P T S A ) 的操作流程包 括常温

35、吸附、升温脱附，脱附后吸附剂的干燥、冷却等辅助环节。T S A 法比P S A 法再 生时间长，能耗高出1 2 倍；此外，由于温度大幅度周期性变化对吸附剂寿命的影响， 变温吸附主要用于微量杂质或难解吸杂质的分离【6 ，9 】。 1 3C 0 2 吸附剂的特性及研究进展 1 3 1C 0 2 吸附剂的特性 吸附是指固体表面自发的将气体富集到其表面，使气体在固体表面的浓度密度不同 于气相的过程。气体吸附本身是一个复杂的过程，分为物理吸附和化学吸附两类进行。 4 硕士论文 二氧化碳复合吸附材料的制各及其性能研究 物理吸附特点是气体和固体吸附剂之间没有电子转移，借助范德华力，吸附力弱，吸附 热小；化学

36、吸附则是气体和固体之间发生了电子转移，借助化学键，遵从化学热力学和 动力学规律。具有吸附能力的固体物质称为吸附剂，C 0 2 吸附剂必须满足以下条件【3 删： ( 1 ) 高效吸附C 0 2 即吸附容量大，C 0 2 吸附解吸动力学适宜能够方便快捷完成脱附； ( 2 ) 经过多次吸附脱附循环后仍有比较稳定的吸附容量，吸附剂再生程度不仅影响其吸 附能力，也决定了产品纯度，再生时间决定吸附循环周期长短，从而也决定吸附剂 用量； ( 3 ) 足够的机械强度，一定程度影响循环使用次数，进而影响吸附剂寿命。 优异的吸附剂需要具有较大的比表面积，适宜的孔结构及表面结构，较高的孔隙率 和分离效率，方便的制造

37、工艺【7 - 9 1 。开发新型吸附剂不仅要有严格的实验研究，还需要 从分子水平上开展研究，对吸附剂进行分子设计，以方便快捷地获得性能优异的吸附剂 8 - 9 1 o 近几十年来采用的C 0 2 吸附剂，按照所用载体不同，大致可以分为碳质吸附剂、金 属氧化物、沸石、硅胶、硅基介孔分子筛、锂盐等，这几类吸附剂可以采用不同形式的 组合应用，人们对这些吸附剂进行了广泛深入的研究以达到提高吸附剂脱碳性能的目 的。 1 3 2 碳质吸附剂 碳质吸附剂包括A C 、活性碳纤维( A C F ) 、碳分子筛、碳纳米管等，它们通常孔 隙结构发达、比表面积大、物理化学性质稳定、吸附性能优良，广泛应用于气体吸附分

38、 离领域。 A C 是常见的低温C 0 2 吸附剂，以物理吸附为主，吸附性能主要与比表面积、孔容 和孔径分布等物理结构参数有关，一系列的研究表明采取措施控制活性炭孔径、孔容、 表面性质等可以有效提高吸附分离效果【1 0 - 1 5 】。不同的前驱体及制备条件合成的A C 表面 化学性质、孔径分布及吸附性能均存在差异，孔结构是影响A C 吸附效率和选择性的主 要因素，普通的纯微孔比较有利于对单一C 0 2 吸附【l o 】；而具有富介孔结构的活性炭，则 更适合于对C 0 2 N 2 、C 0 2 C H 4 体系的吸附分离【l 。活性炭吸附过程会产生微孔填充、毛 细管凝聚现象，因此孔径分布是影响

39、吸附量的关键因素，有研究表明C 0 2 N 2 体系中， 孔径在O 5 1 7 n m 范围内有利于煤基活性炭吸附C 0 2 ，孔径较小、孔径分布较窄时吸附 量衰减较快【1 2 】；纯C 0 2 体系中，孔径在3 0 3 5 r i m 时，孔容与吸附量之间存在较好线性 关系【1 3 】。A C 为基体负载碱性胺类物质合成复合吸附剂，可以将物理吸附转变为物理吸 附和化学吸附共同作用，从而显著提高碳捕集能力。何平等【1 4 】选用乙二胺接枝硝酸氧化 后的沥青基球形A C 在4 0 0 。C 下对C 0 2 饱和吸附量高达1 2 3 5 m g g 。还有研究发现，含 胺基越多的溶剂改性活性炭后，

40、材料表面碱性基团越多，吸附C 0 2 效果就更好。A r o u a 5 l 绪论硕士论文 等【1 5 1 浸渍方法化学改性棕榈壳活性炭，发现浸渍0 2 6 聚乙烯亚胺( P E I ) 条件下对气 体的最大吸附量依次为C 0 2 C H 4 0 2 N 2 。 缸 图1 3A C 细孔分布及作用酬1 6 1图1 4P E I ( 2 5 0 0 0 ) S W N T 吸附脱附T G A 曲线 A C F 比表面积极大5 0 0 2 5 0 0m 2 g ，孔径分布窄5 1 0 0 A ，以微孔与亚微孔为主，脱 附方便，且脱附前后A C F 吸附性能差异较小。有研究表明，其对C 0 2 吸附

41、性能与微孔 容积、平均孔径不成正比，当孔容积 o 5e l l a3 g ，孔径- - 0 8 n m 时吸附效率最佳【1 7 郴】。 碳分子筛是2 0 世纪7 0 年代发展起来的一种新型非极性碳素材料吸附剂，纳米空间 反应活性极高。吸附C 0 2 气体时大孔和中孔起孔道作用，微孔和亚微孔起吸附作用，热 处理可以改变碳分子筛孔隙、微晶结构。M i r aD a s 掣1 9 】人合成了适用于C 0 2 C H 4 混合体 系中的6 F D A - 6 F p D A 碳分子筛膜，发现碳分子筛负载量增大，吸附选择性越强。 根据石墨烯片层数不同，碳纳米管可分为多壁碳纳米管( M W N T ) 和单壁碳纳米管 ( S W N T ) 。M W N T 管壁上通常布满小洞样的缺陷；S W N T 由单层圆柱形石墨层构成， 直径分布范围小，缺陷少。碳纳米管特殊的结构使其具有重大的理论研究意义并提高了 其潜在应用价值。D i l l o n 等【2 0 】采用P E I 功能化F S W N T s ，吸附性能得到显著提高，2 7 时P E I ( 分子量2 5 0 0 0 ) S W N T 对C 0 2 吸附量最大为吸附剂质量的9 2 ，如图1 4 所 示。