幾種CO2吸附劑的吸附分離性能研究.pdf

1、在工業(yè)過程中，煙道氣和天然氣中都存在不同量的水蒸氣，使得分離純化混合氣過程是在一定濕度條件下進(jìn)行的。因此，要充分考慮水蒸氣對固體吸附劑吸附分離性能的影響，這是本課題研究的重點。活性炭是現(xiàn)階段普遍使用的吸附劑之一，能在較低溫度下可逆吸附大量CO2，且其具有大的比表面積和低的吸附熱。分子篩也是一種常見的吸附劑，具有有序的孔道結(jié)構(gòu)，可以選擇性吸附小分子。金屬有機(jī)骨架材料(MOFs)具有大的比表面積和孔容、孔徑可調(diào)等優(yōu)點，在氣體的分離和儲存方面

2、已被廣泛應(yīng)用。本文主要從以下幾個方面研究水蒸氣共存條件下，幾種吸附劑對CO2/N2和CO2/CH4混合氣體吸附分離的影響。
　　1.采用水熱合成法合成了兩種帶有氨基功能團(tuán)的金屬有機(jī)骨架材料NH2-MIL-125和NH2-UiO-66。利用體積法測定了在三個不同溫度下MOFs材料對CO2、CH4和N2的單組分吸附等溫線，并采用Langmuir和雙位Langmuir吸附模型擬合所得單組分吸附等溫線。結(jié)果表明，Langmuir或雙位La

3、ngmuir吸附模型能較好地描述擬合三種單組分氣體的吸附行為。再利用穿透柱裝置考察CO2/CH4和CO2/N2雙組份混合氣分別在NH2-MIL-125和NH2-UiO-66上的吸附分離性能。結(jié)果表明，在干燥條件下，當(dāng)溫度一定時混合氣的分離效果與壓力成正比，而當(dāng)壓力一定時混合氣的分離效果與溫度成反比，與理想吸附溶液理論(LAST)的預(yù)測相一致;在水蒸氣共存下，穿透曲線隨著水蒸氣相對濕度的增大沒有發(fā)生明顯的變化，表明水蒸氣對NH2-MIL-

4、125和NH2-UiO-66兩種材料分離CO2/CH4和CO2/N2兩種混合氣體影響不大?；趯嶒灤┩盖€，估算雙組份的吸附等溫線，結(jié)果表明，共存水蒸氣對雙組份的吸附量也沒有明顯的變化。
　　2.分別測量低壓下CO2、CH4和N2三種單組分氣體在13X上的吸附等溫線，并采用合適的吸附模型擬合所得單組分氣體的吸附行為。再利用穿透柱裝置，考察CO2/CH4和CO2/N2在13X上的分離性能。結(jié)果表明，干燥條件下，13X對CO2/CH4

5、和CO2/N2有較好的吸附分離性能。水蒸氣共存下，隨著相對濕度的增大，兩種混合氣的分離效果逐漸變差?；趯嶒灤┩盖€，估算雙組份的吸附等溫線，結(jié)果表明，CO2在13X分子篩上的吸附量隨著相對濕度的增大和循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸減少，說明水蒸氣的存在對13X分子篩分離CO2/CH4和CO2/N2有明顯的影響。
　　3.活性炭Kureha carbon是一種疏水性材料，對CO2/CH4和CO2/N2有較好的吸附分離性能。水蒸氣共存下，隨著