煤矿乏风瓦斯高效吸附剂的研制

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本文主要采用商用椰壳活性炭作为吸附剂,通过高温焙烧改性、酸碱、氧化还原改性、金属浸渍改性等方法研制高效的乏风瓦斯吸附剂。  实验首先测定了实验用活性炭的物理参数和变压吸附曲线,实验结果表明,该活性炭比表面积大、微孔体积比例高,适用于变压吸附法。变压吸附曲线为第Ⅰ型吸附等温线,可用Langmuir吸附方程来描述。  采用高温焙烧方法改性,分别对焙烧温度、焙烧时间、焙烧气氛进行考察,不同焙烧条件下,改性后的活性炭对甲烷的吸附量和CH4/N2分离系数变化有所不同,综合考量,最佳的焙烧温度为600℃、焙烧时间为4h,保护气为氮气。改性后的活性炭吸附剂在150kPa时对甲烷的吸附量为35.80 cm3/g,CH4/N2分离系数为4.80。焙烧温度过高或焙烧时间过长会使活性炭孔道坍塌,降低吸附效果。  分别采用1mol/L的盐酸、双氧水、氨水对高温焙烧后活性炭进行酸碱、氧化还原改性,改性后的活性炭对甲烷和氮气的吸附量均有所提高,但最佳值因不同的焙烧温度和焙烧时间不同,改性效果也有所不同。综合考量改性效果为氨水改性效果最佳,对甲烷的吸附量较原样提高了23.7%:氨水改性的样品增加了活性炭表明疏水性,有利于甲烷的吸收。但是在工业应用中还要综合考虑制备难易程度、原材料获得和运输等问题。  采用不同金属盐酸溶液对PA-1活性炭进行水热浸渍改性,改性效果不明显,PA-1活性炭不适用金属盐酸溶液浸渍法改性。采用不同金属盐溶液对高温焙烧后的活性炭进行改性,测试结果表明0.2mol/L的Mg(Ⅱ)溶液对活性炭改性效果最佳,改性后活性炭在150kPa时对甲烷的吸附量较原样提高了18.7%,CH4/N2分离系数为4.82。
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