活性炭对CO和CO2吸附行为的研究.pdf

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1、变压吸附技术交流会2006年5月.成都活性炭对CO和CO:吸附行为的研究郭波‘，2，常丽萍‘，李春虎’，谢克昌‘(1太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室;2太原理工大学环境科学与工程学院，山西太原030024)摘要:本文采用重量吸附法，研究了3种活性炭样品在303K,313K,323K下分别对单组分气体CO和C02气体的等温吸附行为。等温吸附模型优选的结果表明:Freundlich方程是描述活性炭吸附CO气体的最佳模型方程;而Langmuir方程、D-R方程可以较好地模拟活性炭样品A在303

2、K,313K和323K下对COz的等温吸附，Freundlich方程则能较好地模拟样品C和D在313K下的等温吸附。当吸附量由2ml/g增加到5ml/g时，CO在活性炭A上的等量吸附热由9.8kJ/mol降低为8.4kJ/mol;当吸附量由3ml/g增加到7ml/g时，C02在活性炭A上的等量吸附热则由10.8kJ/mol·降低为6.3kJ/mol。相同吸附压力下，CO:的吸附量高于CO。活性炭上浸渍的活性组分对吸附量有较大影响，改性活性炭C和D上C02的吸附量明显高于未改性活性炭A;而活性炭的比表面积

3、和微孔容积与吸附量的变化没有直接相关性。吸附过程热力学数据的分析表明:被吸附的co、C02分子的流动性随吸附量的增加而增大。·以煤、石油和天然气为原料的合成氨、合成甲醇以及粘胶纤维行业废气和以城市煤气为燃气的电子、玻璃等工业中，有机硫的存在常使催化剂中毒，电子显像管铅玻璃劣化，玻璃瓶变脆等。利用常温改性活性炭吸收高分子量的有机硫如CS2，是一条较适宜和经济的途径[1]。在工业使用中，硫容易受工业气氛的影响，其工业应用数据与实验室数据有很大差别，工业使用硫容普遍较低。工业气氛主要是CO,H20,02和C0

4、2的影响，在文献【2][31中，已报道了水蒸气对活性炭吸附CS:的影响。本文则分别对活性炭吸附CO和C02进行了研究，为活性炭脱硫剂的进一步研制和应用提供依据。1实验部分1.1实验样品活性炭样品取自新华化工厂提供的ZL-30型柱状活性炭。样品A空白活性炭，样品C经有机胺溶液浸渍、干燥后得到的改性活性炭，样品D经KOH溶液和有机胺混合溶液浸渍、干燥后得到的改性活性炭。三种活性炭的比表面积、孔容、孔径等物性参数见文献[41。2006年5月.成都变压吸附技术交流会1.2实脸方法实验采用一套玻璃真空吸附系统，装

5、置流程图见文献【5]。分别测定了样品A在303K,313K,323K;样品C在313K及样品D在313K下对CO和C02进行单组分吸附的等温吸附线。实验时，将粒度为40-60目，重量约为200mg的样品放至石英蓝中，连接吸附柱，抽真空。吸附前系统真空度达到10-3_ION，保证吸附处于本征动力学范围。吸附过程中，样品的重量随吸附气体压力的增大而增大，每一压力值的平衡时间为1h。一般在0-30000Pa的压力范围内选取4-6个压力水平值。2数据处理2.1CO气体等沮吸附方程的优选实验得到的纯CO气体等温吸

6、附线如图1所示。︵食10t-313KS’﹄jSampleA的盔日︶J习仲它5月习J。里，~夕山-a-303K一一313K--crSampleA-a-323K﹃.一一SampleC一.△一，SampleD一一州尸一，尸一，尸一，I-;0/C500010000150001000025000300003500005000100001500020000250003000035000Pressure(Pa)(b)Pressure(pa)圈1(a)303K.313K和323K下样品A对00的份妞服附跳;(b)313

7、K下样品A,0和D对CO本文选取Langmuir方程、Freundlich方程、Temkin方程作为备选模型。Langmuir等温线，它在物理吸附和化学吸附中是最简单也是最有用的方程式【6)，经线性化后的形式:P1‘1、_，=—十I—It'V刀V.lVm)以P/V对P作图。其中P是平衡压力值;V是吸附体积;B是Langmuir吸附常数;Vm是饱和吸附量。变压吸附技术交流会2《X巧年5月.成都FreundliCh等温线适用于化学吸附和物理吸附，其线性化后:Inv一，n、+(生)1。尸kn)以InV对InP

8、作图。其中k，n为常数。Temkln方程是化学吸附的重要方程式〔7〕，其线性化后的形式为，，_嵘，_，.二In尸y=一了.nizl。个Jf以V对InP作图。其中凡、f为常数。采用模型方程对测得的吸附等温线进行线性回归，相关系数的检验【8〕，模型回归后的相关系数见表1。裹1活性炭吸附co各模型方程回归后的相关系效相关系数r活性炭温度介mkin303K0.99150.99070.9916313K0.98980.99640.9893323K0.9