活性炭结构改性、表征及煤井甲烷提浓的应用研究
活性炭结构改性、表征及煤井甲烷提浓的应用研究【摘要】:活性炭是一种很重要的吸附剂和催化剂载体,由于其特殊的孔道结构和表面化学性质,广泛应用于吸附分离,能量存储,催化反应,环境治理等
【学位授予单位】:中国石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ424.1
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第一章 绪论10-25
- 1.1 引言10
- 1.2 煤层气的生成、资源量及其分布10-11
- 1.3 煤层气的利用途径11-12
- 1.3.1 作为洁净能源11
- 1.3.2 作为碳一化工原料11
- 1.3.3 煤层气利用现状11-12
- 1.4 煤井瓦斯气富集研究现状12-14
- 1.5 活性炭的结构设计14-17
- 1.5.1 活性炭的制备及活化机理14-15
- 1.5.2 决定活性炭的吸附分离性能的影响因素15
- 1.5.3 活性炭的结构特征15-17
- 1.6 孔道结构效应17-20
- 1.6.1 适宜孔径的确定17-18
- 1.6.2 孔径修饰与控制18-20
- 1.7 表面化学性质对甲烷吸附的影响20-23
- 1.7.1 表面氧化改性20-21
- 1.7.2 表面还原改性(热处理)21-22
- 1.7.3 添加N,F,Cl等杂原子22-23
- 1.8 本论文的目的和主要任务23-25
- 第二章 实验部分25-32
- 2.1 实验原料及仪器25-26
- 2.1.1 实验原料25
- 2.1.2 实验仪器25-26
- 2.2 吸附材料制备26
- 2.3 活性炭的改性26-28
- 2.3.1 氧化改性26-27
- 2.3.2 热处理27-28
- 2.3.3 活性炭表面亲烃改性28
- 2.3.4 活性炭表面担载金属氧化物改性28
- 2.3.5 活性炭KOH的过度活化处理28
- 2.4 样品表征及实验仪器28-29
- 2.4.1 低温氮气吸脱附28-29
- 2.4.2 红外光谱仪29
- 2.4.3 Boehm滴定29
- 2.4.4 程序升温脱附29
- 2.5 评价装置及其评价程序29-32
- 2.5.1 研究体系的确立29-30
- 2.5.2 吸附剂的常压吸附性能评价30
- 2.5.3 吸附剂的动态变压吸附性能评价30-31
- 2.5.4 活性炭活化条件的确定31-32
- 第三章 吸附剂的筛选与结构改性32-44
- 3.1 引言32
- 3.2 吸附剂的筛选32-36
- 3.3 孔道结构的修饰36-41
- 3.3.1 KOH过度活化改性36-39
- 3.3.2 高温热处理改性39-41
- 3.4 表面结构改性41-43
- 3.5 本章小结43-44
- 第四章 活性炭结构设计及表征44-74
- 4.1 引言44
- 4.2 活性炭表面氧化改性44-60
- 4.2.1 双氧水改性44-51
- 4.2.2 硝酸改性51-56
- 4.2.3 O_2循环氧化改性56-60
- 4.3 热处理改性60-64
- 4.3.1 孔道结构的表征61-62
- 4.3.2 表面结构的表征62-64
- 4.4 活性炭复合改性64-71
- 4.4.1 HNO_3 氧化+N_2 热处理64-69
- 4.4.2 H_2O_2 氧化+N_2 热处理69-71
- 4.5 表面负载改性71-73
- 4.6 本章小结73-74
- 第五章 活性炭变压吸附富集甲烷性能的评价74-86
- 5.1 引言74
- 5.2 变压吸附富集甲烷经济性评价74-75
- 5.2.1 理想混合气模型74-75
- 5.2.2 实际混合气模型75
- 5.3 活性炭样品的变压吸附评价75-84
- 5.3.1 活性炭的结构因素76-78
- 5.3.2 表面酸碱度的影响78-79
- 5.3.3 表面积的影响79-80
- 5.3.4 孔径的影响80-82
- 5.3.5 表面化学性质的影响82-83
- 5.3.6 粒度的影响83-84
- 5.4 变压吸附条件的优化84-85
- 5.5 本章小结85-86
- 结论86-87
- 参考文献87-93
- 攻读硕士学位期间取得的学术成果93-94
- 致谢94-95
- 作者简介95
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