论文部分内容阅读
CO2是主要的温室气体。近年来,由于全球工业的发展,CO2的排放越来越严重。燃煤电厂是CO2排放的主要来源。因此,如何实现燃煤电厂的CO2减排是当务之急。基于我国生物质总量充裕且没得到充分利用这一实际情况,我们提出一种将生物质利用与燃煤污染控制相结合的方法——将生物质秸秆作为原材料,在高温下用NH3和CO2对其进行改性和活化,用生成的改性焦来实现对CO2的吸附。本文将探讨不同改性方法区别,并对改性焦的CO2吸附特性进行研究。首先,选取三种典型的农业废弃物——稻壳,棉杆和稻杆进行改性。通过常规分析,灰成分分析,傅立叶红外光谱FTIR, ASAP2020物理吸附仪等测试方法对改性前后的生物质进行对比,分析原料种类及改性方法等对焦的化学组成与物理孔隙结构的影响。研究发现,CO2改性使得焦的比表面积明显增加,孔隙更加发达;NH3改性后焦炭表面会出现明显的含N官能团;改性后的棉杆焦的常温吸附量明显高于稻杆焦和稻壳焦,这是因为稻杆焦和稻壳焦中灰分含量较高,灰成分的存在会阻碍生物质焦孔隙结构的形成,从而影响其吸附性能。然后,针对棉杆进行改性,研究了改性温度、改性气氛(NH3,CO2,(CO2+NH3))等对其物化结构以及CO2吸附特性的影响,探讨改性温度,比表面积,吸附量之间的关系以及含氮官能团的演变规律。研究发现,在常温常压下,CO2的吸附和比表面积成正比,而且CO2气氛的存在,在高温下有利于生成更好的孔隙结构;含氮官能团随着温度的升高,部分分解,且向更加稳定的官能团转变。最后,采用堆积床吸附系统和气体吸附仪对改性焦的常温和高温(120℃)的吸附特性进行了研究。引入吸附失活模型来拟合穿透曲线,并从吸附动力学的角度对其进行分析。结合其常温和高温下(120℃)的吸附量,探讨CO2吸附量与孔隙结构和氮含量之间的关系。研究发现,在常温下,CO2的吸附主要是物理吸附,因而吸附量与焦炭的微孔容积成正比;在高温下,分子热运动加剧,主要为化学吸附,CO2吸附量与焦炭中的N含量成正比。