生物質(zhì)活性炭吸附二氧化碳的性能研究.pdf

1、溫室氣體問(wèn)題已經(jīng)成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)，二氧化碳是最主要的溫室氣體之一，能對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，因此減少二氧化碳排放就成了當(dāng)務(wù)之急。固體吸附被認(rèn)為是一種適合用于捕集尾部煙氣二氧化碳的方法。生物質(zhì)活性炭用作二氧化碳吸附劑，具有制備材料來(lái)源廣泛、價(jià)格相對(duì)便宜以及在環(huán)境溫度壓力下有較高吸附能力等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，本文對(duì)生物質(zhì)活性炭吸附二氧化碳的性能進(jìn)行了研究。
　　本文利用農(nóng)業(yè)廢棄物玉米稈、麥殼和稻殼為原料，二氧化碳為活化劑一步法制備

2、生物質(zhì)活性炭，在制備溫度為800℃時(shí)分別采用了不同的制備時(shí)間獲取活性炭。并采用硝酸、氫氧化鉀和醋酸等溶液作為改性劑對(duì)一步法制備的玉米稈、稻殼活性炭進(jìn)行了改性處理。采用氮吸附法和X射線光電子能譜法(XPS)對(duì)活性炭的孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征分析。
　　通過(guò)活性炭制備實(shí)驗(yàn)考察了生物質(zhì)種類、活性炭制備時(shí)間和活化劑濃度對(duì)其二氧化碳吸附性能的影響。結(jié)果表明：采用玉米稈為原料制備的活性炭的二氧化碳吸附性能優(yōu)于麥殼和稻殼活性炭；在制備溫度

3、800℃時(shí)，制備時(shí)間30min，二氧化碳活化劑濃度為20％獲得的未改性玉米稈活性炭的中孔孔容較大，二氧化碳吸附性能相對(duì)較好。
　　通過(guò)活性炭的改性實(shí)驗(yàn)研究了不同改性劑和改性方法對(duì)改性活性炭二氧化碳吸附性能的影響。結(jié)果表明：酸洗和堿洗的處理都能進(jìn)一步拓展活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，其表面積和孔容都有顯著增長(zhǎng)；對(duì)于玉米稈活性炭，采用酸洗改性的處理方法較為適宜；采用后續(xù)熱處理的方法能繼續(xù)提升活性炭的二氧化碳吸附性能；玉米稈活性炭較適宜的改性處理方

4、法為100℃水浴加熱1h并進(jìn)行后續(xù)熱處理，其BET表面積達(dá)到了639.78m2/g，二氧化碳吸附率可以達(dá)到7.33％。而對(duì)稻殼采用堿洗改性的處理方法較為適宜，二氧化碳吸附率可以達(dá)到5.68％。
　　本文還研究了活性炭的孔結(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)其二氧化碳吸附能力的影響，分析表明：活性炭的BET表面積在500m2/g以下時(shí)，二氧化碳吸附性能與中孔孔容的相關(guān)性較為明顯，樣品的中孔孔容越大，二氧化碳吸附能力越強(qiáng)；活性炭的BET表面積達(dá)到

5、500m2/g以上時(shí)，微孔和表面積對(duì)活性炭的二氧化碳吸附性能的影響作用顯著；活性炭表面的C含量越高，無(wú)定型態(tài)雜原子的含量越低，其二氧化碳吸附性能力越強(qiáng)。
　　最后，本文對(duì)生物質(zhì)活性炭的二氧化碳吸附過(guò)程進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)特性研究，結(jié)果表明：Bangham吸附動(dòng)力學(xué)模型適合用來(lái)描述二氧化碳在生物質(zhì)活性炭上的吸附過(guò)程；通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)以及建立活性炭表面積和二氧化碳吸附量的關(guān)系，確定了適用于本文制備的玉米稈改性活性炭的Bangham吸附動(dòng)