Fe催化CO_2改性活性炭及其吸附性能实验研究.pdf

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1、第38卷第3期煤炭转化Vo1．38No．32015年7月C0ALC0NVERS10NJu1．2015Fe催化CO2改性活性炭及其吸附性能实验研究任建良D刘应书李永玲。张传钊摘要以Fe为催化剂，利用CO气体对分离煤层气所用的活性炭进行改性实验，分别研究铁碳比、活化温度、CO2流量和活化时间对活性炭孔结构及CH吸附量的影响．结果表明，Fe：n一0．12，活化温度650℃，CO2流量3．0L／min，活化时间1．5h是最佳的改性条件；改性后活性炭孔结构更加发达，表面积增大，特别是新增了孔径为5nm～9nm的中孔；在相同的压力(107kPa)和吸附分离因子维持不变的情况下，改性后活性炭对甲烷气体的

2、吸附量相对于原始活性炭提高了16．55．关键词活性炭，催化改性，吸附性能，孔结构中图分类号TQ032，TQ424．1，TQ426．8剂浓度变化对其孔结构的改变也是一个重要的因0引言素．Nabaiseta1[1。]研究了水蒸气和CO。作为活化剂对制备咖啡壳基活性炭的影响，所得活性炭的孑L煤层气是常见于煤层中的能源气体，主要含结构均以微孔为主，与所用活化剂种类无关．在同等CH_1]，对于CH含量较高的煤层气以直接作为燃烧失条件下，活性炭经cO活化所得BET比表面料气加以利用为主，但对于甲烷浓度维持在1左积和孔容积相对较高．赵国峰等_】研究了吸附剂结右的低浓度煤层气，因其甲烷含量较低很难直接利构

3、参数和吸附性能之间的关系，实验得出，活性炭对用]，且其含有的杂质气体会对煤层气的吸附解析低浓度CH有较好的吸附性能，孔径是决定其选择产生重要影响．[3目前在低浓度煤层气提纯研究中，性吸附CH的主导因素，并且高温改性有效地获得变压吸附技术是一种重要的方法，该技术常用活性高吸附性能活性炭．综上所述，高温活化能有效地改炭作吸附剂，因此，对活性炭改性的研究越来越受到善活性炭的孔道结构，但是对各影响因素的综合作重视．活性炭具有孔道丰富、孔容较大、来源广泛、价用鲜有报道，且针对吸附煤层气中CH的有效孔径格低廉等优点E4-53，现有研究表明，活性炭的吸附性范围也无详细报道．本实验综合考虑了催化剂、温能决

4、定于其孔道结构．[8-93Yangetal[1研究了升温度、活化气体流量和时间四种主要影响因素，采用铁条件下改性活性炭，得出CO流量和改性温度是影盐作催化剂，通过FeC1。浸渍活性炭样品，利用高温响活性炭改性的关键因素．Gafi6netal[1以钴和钾下Fe对C—CO气化反应的催化活化作用，改善活为催化剂，通过Co。改性活性炭，探讨了催化剂对性炭孔结构，实验结果可为进一步研制新型活性炭活性炭孔结构产生的影响．结果表明，不加催化剂的吸附剂提供参考．情况下，改性后的活性炭的最大比表面积仅为840m2／g；在催化作用下，钴比钾有更好的催化性能，通1实验部分过其催化所得的活性炭有更为发达的孔隙结构

5、．Sdnchezetal[1研究了活化剂为CO2，加热温度分1．1活性炭改性别为500℃，540℃和880℃的条件下，活性炭改性后的孔道结构．结果表明，活性炭孔隙结构更加丰活性炭改性效果受很多因素的影响，结合现有富，且外比表面积与气化反应速率并没有直接联系，实验条件及前人的研究结果，选取催化剂用量、活化变化的孔结构是由于受到动力学反应的影响，活化温度、时间和气体流量进行研究．关于催化剂选取，*国家自然科学基金资助项目(51306017)．1)硕士生；2)博士、教授、博士生导师；3)博士、讲师；4)博士生，北京科技大学机械工程学院，100083北京收稿日期：2014—10—26；修回El期：

6、2014—12—1388煤炭转化金属是炭气化反应的优良催化剂，然而不同的金属，1．5h时，甲烷在不同催化剂含量下的吸附等温线．其相应的催化性能也不尽相同．[15]这其中主要包括其中n(Fe)：(C)=0时的吸附量为原始活性炭的Fe，Co和Ni等[1，比较而言，金属Fe及其盐的成吸附量．由图1可以看出，n(Fe)：(C)=0．12时活本最低．综合催化效果及成本的双重因素，本实验采口—(F)：n(C)=0用铁盐作催化剂．实验使用的是椰壳基活性炭，实验o—(Fe)：n(c)=o．04前经去离子水冲洗，烘干处理，干燥后的活性炭密封、备用．在不同的铁碳比条件下，将准备好的活性A—n(F)：n(C)-

7、-o．08炭在三氯化铁溶液中浸渍24h后烘干，然后通人v—n(Fe)：n(c)=o．12o—n(Fe)：n(C)--0．16CO。气体在管式炉中进行高温活化．通过改变活化020406080100120过程的温度、时间和活化气体流量，得到不同活化条Pressure，kPa件下的样品，用过量的稀盐酸和去离子水洗涤，干图1铁碳比对活性炭甲烷吸附量的影响燥．其中各实验因素取值列于表1．Fig．1EffectofFeandcarb