能源短缺和環(huán)境問題日益嚴(yán)重使新能源的開發(fā)和利用成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)。垃圾填埋氣作為一種生物質(zhì)能源,其主要成分為CH4和CO2,將CH4從填埋氣中提純并加以利用,不僅能緩解能源危機(jī)也能控制溫室效應(yīng)。分離CO2/CH4混合氣提純CH4的方法有很多,吸附法因具有受雜質(zhì)干擾小、吸附劑再生方便、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。本文選用碳質(zhì)吸附劑,采用酸和金屬離子進(jìn)行改性,對(duì)改性前后的活性炭進(jìn)行了 N2吸附解吸曲線、紅外光譜、掃描電鏡等表征,測(cè)定了其對(duì)CO2和CH4的吸附分離效果,并對(duì)吸附機(jī)理進(jìn)行了研究,分析了其用于變壓吸附法對(duì)模擬垃圾填埋氣中CO2/CH4混合氣的分離效果和再生性能,得到主要結(jié)論如下:①比較了八種不同碳質(zhì)吸附劑對(duì)CO2和CH4的吸附分離情況,發(fā)現(xiàn)椰殼活性炭效果最好,由此確定其為改性原材料。對(duì)比Langmuir、Sips和Toth模型對(duì)吸附等溫線的擬合精度發(fā)現(xiàn)Sips模型最優(yōu),因此利用Sips-IAST模型分析了椰殼活性炭對(duì)CO2/CH4混合氣的吸附情況,發(fā)現(xiàn)其對(duì)混合氣的吸附過程是以對(duì)CO2吸附為主導(dǎo)的競(jìng)爭(zhēng)吸附。椰殼活性炭對(duì)混合氣的分離因子隨著壓力的增加先降低后升高、隨著溫度的升高而... 

【文章頁數(shù)】：170 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 CO_2/CH_4分離方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 吸收法
        1.2.2 吸附法
        1.2.3 低溫分離法
        1.2.4 膜分離法
        1.2.5 生物脫碳
    1.3 常用吸附劑的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 活性炭
        1.3.2 碳分子篩
        1.3.3 沸石分子篩
        1.3.4 硅膠
        1.3.5 金屬-有機(jī)骨架材料
    1.4 活性炭改性方法的研究進(jìn)展
        1.4.1 微波改性
        1.4.2 氧化改性
        1.4.3 還原改性
        1.4.4 金屬離子改性
        1.4.5 其他改性方法
    1.5 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.5.1 研究?jī)?nèi)容
        1.5.2 技術(shù)路線
    1.6 創(chuàng)新點(diǎn)
2 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 引言
    2.2 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備
        2.2.1 實(shí)驗(yàn)原材料
        2.2.2 樣品預(yù)處理
        2.2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.3 吸附劑的改性方法及表征
        2.3.1 酸改性
        2.3.2 金屬離子改性
        2.3.3 酸-金屬離子兩步法改性
        2.3.4 吸附劑的表征
    2.4 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)
        2.4.1 單組分氣體吸附裝置及實(shí)驗(yàn)
        2.4.2 吸附等溫模型
        2.4.3 雙組分氣體競(jìng)爭(zhēng)吸附
    2.5 動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)
        2.5.1 動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)裝置
        2.5.2 穿透曲線的測(cè)定
    2.6 吸附熱力學(xué)
    2.7 吸附動(dòng)力學(xué)
    2.8 活性炭吸附分離性能評(píng)價(jià)指標(biāo)
        2.8.1 吸附能力
        2.8.2 分離因子
        2.8.3 再生性能
    2.9 質(zhì)量控制和數(shù)據(jù)處理
    2.10 本章小結(jié)
3 改性碳質(zhì)吸附劑載體的比選
    3.1 引言
    3.2 碳質(zhì)吸附劑改性載體的比選
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2 碳質(zhì)吸附劑孔結(jié)構(gòu)分析
        3.2.3 CO_2和CH_4在碳質(zhì)吸附劑上的吸附等溫線
        3.2.4 不同碳質(zhì)吸附劑對(duì)CO_2/CH_4的分離
    3.3 CO_2和CH_4在椰殼活性炭上的吸附分離
        3.3.1 CO_2和CH_4在椰殼活性炭上的吸附等溫線
        3.3.2 椰殼活性炭對(duì)CO_2/CH_4混合氣的吸附
        3.3.3 椰殼活性炭對(duì)CO_2/CH_4混合氣的分離
    3.4 孔結(jié)構(gòu)對(duì)碳質(zhì)吸附劑吸附能力的影響
    3.5 本章小結(jié)
4 酸改性椰殼活性炭及其吸附分離CO_2/CH_4研究
    4.1 引言
    4.2 酸改性椰殼活性炭的方法
        4.2.1 不同種類的酸改性
        4.2.2 不同濃度的酸改性
        4.2.3 不同溫度的改性
        4.2.4 不同時(shí)間的改性
    4.3 酸改性椰殼活性炭的結(jié)果分析
        4.3.1 酸的種類對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
        4.3.2 醋酸濃度對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
        4.3.3 改性溫度對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
        4.3.4 改性時(shí)間對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 金屬離子改性椰殼活性炭及其吸附分離CO_2/CH_4研究
    5.1 引言
    5.2 金屬離子改性椰殼活性炭的方法
        5.2.1 不同種類的金屬離子改性
        5.2.2 不同濃度的金屬離子改性
        5.2.3 不同溫度的改性
        5.2.4 不同時(shí)間的改性
    5.3 金屬離子改性椰殼活性炭的結(jié)果分析
        5.3.1 金屬離子種類對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
        5.3.2 鉀離子濃度對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
        5.3.3 改性溫度對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
        5.3.4 改性時(shí)間對(duì)改性椰殼活性炭吸附分離性能的影響
    5.4 本章小結(jié)
6 兩步法改性椰殼活性炭吸附分離CO_2/CH_4和吸附機(jī)理研究
    6.1 引言
    6.2 兩步法改性椰殼活性炭的方法及吸附實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 椰殼活性炭的兩步法改性
        6.2.2 改性活性炭對(duì)CO_2和CH_4吸附等溫線的測(cè)定
        6.2.3 改性活性炭對(duì)CO_2和CH_4吸附動(dòng)力學(xué)曲線的測(cè)定
        6.2.4 改性活性炭對(duì)CO_2和CH_4吸附穿透曲線的測(cè)定
    6.3 改性活性炭的理化性質(zhì)及其對(duì)CO_2/CH_4吸附分離性能比較
        6.3.1 改性椰殼活性炭的理化性質(zhì)
        6.3.2 改性椰殼活性炭對(duì)CO_2和CH_4的吸附
        6.3.3 改性椰殼活性炭對(duì)CO_2/CH_4混合氣的吸附
        6.3.4 改性椰殼活性炭對(duì)CO_2/CH_4混合氣的分離
        6.3.5 改性椰殼活性炭對(duì)CO_2和CH_4的穿透曲線
    6.4 吸附機(jī)理研究
        6.4.1 含氧官能團(tuán)對(duì)活性炭吸附CO_2和CH_4的影響
        6.4.2 改性前后椰殼活性炭對(duì)CO_2和CH_4的吸附熱力學(xué)
        6.4.3 改性前后椰殼活性炭對(duì)CO_2和CH_4的吸附動(dòng)力學(xué)
        6.4.4 改性前后椰殼活性炭的熱重分析
        6.4.5 吸附CO_2后椰殼活性炭的紅外光譜分析
    6.5 本章小結(jié)
7 兩步法改性椰殼活性炭吸附分離模擬垃圾填埋氣的研究
    7.1 引言
    7.2 進(jìn)氣流量對(duì)兩步法改性椰殼活性炭吸附分離效果的影響
    7.3 吸附壓力對(duì)兩步法改性椰殼活性炭吸附分離效果的影響
    7.4 吸附劑含水量對(duì)兩步法改性椰殼活性炭吸附分離效果的影響
    7.5 兩步法改性椰殼活性炭的再生性能研究
    7.6 本章小結(jié)
8 結(jié)論和展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄
    B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低溫等離子體改性活性炭纖維對(duì)不同極性苯系物的吸附[J]. 蔣浩,孫亞兵,張夢(mèng)怡.  環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2016(11)
[2]酸堿改性活性炭及其對(duì)甲苯吸附的影響[J]. 劉寒冰,楊兵,薛南冬.  環(huán)境科學(xué). 2016(09)
[3]載銀及酸處理改性對(duì)稻殼活性炭吸附脫硫性能的影響[J]. 范俊剛,陳仁燕,田心瑤,李平,張志剛,李文秀.  石油學(xué)報(bào)(石油加工). 2016(04)
[4]磁性活性炭的制備及其吸附性能[J]. 馬放,周家暉,郭海娟,楊樂.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(02)
[5]有機(jī)酸改性對(duì)活性炭及其甲醇吸附與再生的影響[J]. 梁鑫,李立清.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(11)
[6]不同改性活性炭吸附苯酚和亞甲基藍(lán)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 陸蓉,田娟,何瑩瑩,趙俊歡,陳炎彬.  環(huán)境保護(hù)科學(xué). 2015(06)
[7]碳分子篩變壓吸附提純沼氣的性能[J]. 王駿成,胡明振,孫林兵,劉曉勤.  化工進(jìn)展. 2015(09)
[8]Mn改性活性炭吸附VOCs性能[J]. 楊全,張俊香,楊俊.  環(huán)境工程學(xué)報(bào). 2015(06)
[9]活性炭改性方法的研究進(jìn)展[J]. 陸偉瑋,劉廷鳳,秦玲,李興宇,王爾.  廣州化工. 2015(10)
[10]分離CO2/CH4的吸附劑研究現(xiàn)狀[J]. 劉丁丁,易紅宏,唐曉龍,趙順征,高鳳雨,李倩,趙彬.  現(xiàn)代化工. 2015(05)

博士論文
[1]蘆竹活性炭的制備、表征及吸附性能研究[D]. 孫媛媛.山東大學(xué) 2014
[2]金屬—有機(jī)骨架材料吸附分離和膜分離性能研究[D]. 吳棟.北京化工大學(xué) 2013
[3]CO2/CH4在微波活性炭上的吸附分離研究[D]. 李芬容.昆明理工大學(xué) 2013
[4]二氧化碳的吸附分離[D]. 張中正.天津大學(xué) 2012
[5]煤對(duì)CH4、N2、CO2及多組分氣體吸附的研究[D]. 崔永君.煤炭科學(xué)研究總院 2003
[6]微波改性活性炭及其脫硫特性研究[D]. 蔣文舉.四川大學(xué) 2003

碩士論文
[1]空分用椰殼基炭分子篩的制備與評(píng)價(jià)[D]. 叢媛媛.大連理工大學(xué) 2015
[2]椰殼活性炭固載離子液體及其在填充床中吸附凈化沼氣中CO2的研究[D]. 王磊.海南大學(xué) 2015
[3]金屬有機(jī)骨架材料MIL-53（Cr）的改性及其吸附CO2和CH4的性能[D]. 楊琰.華南理工大學(xué) 2014
[4]氨基酸離子液體吸收CO2的機(jī)理及CO2輔助的反萃取過程[D]. 汪志平.浙江大學(xué) 2014
[5]玉米芯活性炭的制備、改性及CO2氣體吸附性能研究[D]. 張勝東.東北大學(xué) 2014
[6]CO2/CH4/N2在沸石ZSM-5上競(jìng)爭(zhēng)吸附平衡的研究[D]. 沈文龍.華東理工大學(xué) 2014
[7]改性活性炭纖維用于CO2/CH4的吸附分離研究[D]. 袁琴.昆明理工大學(xué) 2014
[8]有機(jī)酸改性活性炭及其VOCs吸附行為研究[D]. 梁鑫.中南大學(xué) 2014
[9]13X沸石/活性炭復(fù)合材料孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)及其在CH4/N2分離中的應(yīng)用[D]. 薛彩龍.太原理工大學(xué) 2014
[10]不同孔徑尺寸的微孔材料對(duì)CO2/CH4/N2吸附分離研究[D]. 李君敏.太原理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3685709