吸附甲烷用特种活性炭的制备研究

【摘要】：以贵州无烟煤和太西无烟煤为原料，采用添加剂法，通过混合、成型、炭化、活化过程制备吸附CH4用活性炭。以CH4吸附量、碘值、比表面积和孔径分布等对样品进行表征。 以贵州煤为原料，研究了椰壳添加量、炭化温度、炭化恒温时间、活化温度和添加剂对活性炭性能的影响。研究结果表明：碱金属盐和椰壳的加入可以促进活性炭CH4吸附量的提高，CH4吸附量随炭化恒温时间的增加而减少，随着炭化温度和活化温度的增加，CH4吸附量都呈先增加后减少的规律。最佳的制备条件为无烟煤和椰壳97g，添加剂B3g，椰壳添加比例16%，活化温度880C，炭化温度650C，炭化恒温时间20min，在此条件下制得活性炭的CH4吸附量为21.69mL/g（25C，0.1MPa）。 以太西煤为原料，分别设计了正交和单因素试验。正交试验确定了各因素的影响大小并得出了最佳制备条件。正交试验结果表明：各影响因素主次顺序为炭化温度、配料、活化温度、炭化恒温时间和活化时间。最佳制备条件为无烟煤97g，B2+E1复合添加剂3g，炭化温度630C，炭化恒温时间20min，活化温度910C，活化时间1.5h，在最佳条件下制备活性炭的CH4吸附量为22.80mL/g（25C，0.1MPa）。进一步研究发现，太西煤制备的活性炭CH4吸附量大、孔径分布集中，活性炭的CH4的吸附量与活性炭的比表面积、碘值、孔容以及单一某段孔径的孔容大小无显著的线性关系。单因素试验系统研究了添加剂、烧失率、炭化温度、炭化升温速率、炭化恒温时间与活化温度对活性炭吸附性能和孔隙结构的影响。研究结果表明：烧失率在30%-40%范围内有利于提高活性炭的CH4吸附量。最佳活化温度和炭化温度分别为880C和650C。CH4吸附量随着炭化升温速率的增加而减少，最佳升温速率为3C/min，而炭化恒温时间对甲烷吸附量的影响很小。单因素试验的最佳制备条件：无烟煤97g，B2+E1复合添加剂3g，烧失率在30%-40%范围内，炭化温度650C，炭化恒温时间为20min，炭化升温速率为3C/min，活化温度880C，在最佳条件下制备的活性炭的CH4吸附量为24.31mL/g（25C，0.1MPa）。 【关键词】：无烟煤 添加剂 CH4吸附量 制备条件 孔径分布
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ424.1
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• Contents10-12
• 图清单12-14
• 表清单14-16
• 变量注释表16-17
• 1 绪论17-27
• 1.1 研究背景17
• 1.2 CH4分离方法17-20
• 1.3 变压吸附分离 CH4的研究进展20-21
• 1.4 吸附 CH4用吸附剂的研究进展21-23
• 1.5 影响活性炭 CH4吸附量的因素23-24
• 1.6 吸附 CH4用活性炭的研究现状24-26
• 1.7 本课题研究内容26-27
• 2 实验及分析测试方法27-32
• 2.1 原料27
• 2.2 实验试剂27
• 2.3 实验仪器与设备27
• 2.4 实验的研究路线27-30
• 2.5 主要分析方法30-32
• 3 以贵州煤为原料制备甲烷吸附活性炭32-38
• 3.1 椰壳添加量对活性炭 CH4吸附性能的影响32-33
• 3.2 炭化温度对活性炭 CH4吸附性能的影响33-34
• 3.3 炭化恒温时间对活性炭 CH4吸附性能的影响34
• 3.4 活化温度对活性炭 CH4吸附性能的影响34-35
• 3.5 添加剂对活性炭 CH4吸附性能的影响35-36
• 3.6 活性炭的分离系数36-37
• 3.7 本章小结37-38
• 4 以太西煤为原料制备甲烷吸附活性炭38-60
• 4.1 添加剂的筛选研究38-40
• 4.2 正交试验研究40-48
• 4.3 单因素试验研究48-58
• 4.4 本章小结58-60
• 5 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-68
• 作者简历68-70
• 学位论文数据集70

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