核桃殼基高比表面積活性炭制備及甲烷吸附性能研究.pdf

1、目前，天然氣的消費(fèi)結(jié)構(gòu)已逐漸向多元化和高效利用化轉(zhuǎn)變。吸附天然氣技術(shù)（ANG）是對(duì)天然氣實(shí)現(xiàn)常溫、中壓吸附存儲(chǔ)的有效方法，該項(xiàng)技術(shù)推廣的核心是天然氣吸附存儲(chǔ)專用吸附劑的研發(fā)。在該類吸附劑中，高比表面積活性炭被認(rèn)為最具推廣前景和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以核桃殼為原料，采用KOH和K2CO3兩種活化劑分別進(jìn)行天然氣吸附用高比表面積活性炭的制備，通過實(shí)驗(yàn)確定了最佳制備工藝。對(duì)粉末活性炭產(chǎn)品AC-KOH建立了甲烷吸附動(dòng)力學(xué)模型；通過對(duì) AC-

2、KOH成型，研究了其甲烷吸附容量和甲烷單塔吸附性能。
　?。?）KOH活化法高比表面積活性炭的制備。通過單因素實(shí)驗(yàn)探討了炭化時(shí)間、活化溫度、活化時(shí)間、核桃殼與 KOH的質(zhì)量比對(duì)活性炭碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值、收率、孔容、孔徑分布的影響；選取活化溫度、活化時(shí)間、料堿比進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果及天然氣吸附專用活性炭的特點(diǎn)，得出KOH活化法最佳制備工藝：核桃殼與KOH按照1:1配比，在350℃下炭化60min，在850℃下活化30

3、min；所得產(chǎn)品AC-KOH的BET比表面積為1798m2/g，Langmuir比表面積為2168m2/g，BET吸附平均孔徑為1.82nm，t-Plot微孔孔容為0.5342cm3/g，微孔孔容占總孔孔容的68％。
　　（2）K2CO3活化法高比表面積活性炭的制備。通過單因素實(shí)驗(yàn)探討了炭化時(shí)間、活化溫度、活化時(shí)間、核桃殼與K2CO3的質(zhì)量比對(duì)活性炭碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值、收率、孔容、孔徑分布的影響；選取活化溫度、活化時(shí)間、料堿

4、比進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)。綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果及天然氣吸附專用活性炭的特點(diǎn)，得出了K2CO3活化法最佳制備工藝：核桃殼與K2CO3按照2:1配比，在350℃下炭化60min，在850℃下活化90min；所得產(chǎn)品AC-K2CO3的BET比表面積為1674m2/g，Langmuir比表面積為2058m2/g，BET吸附平均孔徑為2.03nm，t-Plot微孔孔容為0.4315cm3/g，微孔孔容占總孔孔容的55%。
　?。?）選用Langmuir和

5、Freundlich等溫吸附模型以及一、二級(jí)速率方程對(duì)AC-KOH的甲烷吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行模擬。結(jié)果顯示：Langmuir吸附模型相關(guān)系數(shù)為0.99963，擬合效果最好。
　　（4）以羧甲基纖維素（CMC）作為粘結(jié)劑進(jìn)行活性炭成型，并確定粘結(jié)劑最佳添加百分比為10%，測(cè)試了成型后活性炭的甲烷吸附容量，在25℃，3.46MPa時(shí)，成型AC-KOH對(duì)甲烷體積吸附量為137.8v/v，比未成型前提高了6.0%。
　?。?）對(duì)AC-KO