氨基调控壳聚糖基活性炭对CO2吸附性能影响研究

来源 :华北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:TomasZhang_888
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化石燃料燃烧产生的CO2是造成温室效应的主要温室气体之一,导致了全球变暖等一系列灾难,严重危害了人类的生存和生活,因此提出了各种碳捕集技术。其中吸附法以其温和的操作条件,腐蚀性比较小,再生能耗较低,具有一定的应用前景。而同时拥有合适的孔隙结构和氨基官能团是提高碳捕集效率的有效手段,本文将壳聚糖作为前驱体,制备了壳聚糖基活性炭,利用不同有机胺溶液二乙烯三胺(DETA),四乙烯五胺(TEPA)为表面改性剂将其浸渍改性,来制备一种新型的吸附材料,研究其对CO2的吸附性能。利用热重分析,物理吸附仪(BET),扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),有机元素分析仪对吸附材料进行表征。通过热稳定性分析表明氨基化的吸附剂在120℃以下不分解,热稳定性较好。BET分析结果表明壳聚糖基活性炭具有微介孔的特性,氨基化吸附剂材料的孔容和比表面积均有一定程度的减小。SEM结果表明样品均具有丰富的孔隙结构,氨基化的吸附剂表面和孔道里明显看出有填充物。XRD的分析结果显示壳聚糖基活性炭有一定的石墨相特征,氨基化的吸附剂材料仍能较好地保持原有的碳骨架结构。元素分析结果表明胺化处理后的材料氮元素的含量增加,说明氨基功能团成功负载到壳聚糖基活性炭表面。氨基化的壳聚糖基活性炭提高了CO2吸附能力,其他实验条件相同,CAC-TEPA和CAC-DETA在吸附温度为30℃时对CO2有最大吸附量,与未改性的吸附剂相比对CO2的吸附效果分别提高50%和39%,且CAC-TEPA相比于CAC-DETA整体改性的效果要好。氨基化吸附剂材料的CO2吸附量与胺的浸渍量不是正相关,随着浸渍量增大,CO2吸附量先增后减,即存在最优配比。对质量比为5:2的CAC-TEPA样品进行再生性能的研究,吸附剂吸附量虽出现了一定程度的下降,但仍然保持了较好的吸附性能。在纯CO2气流下,氨基化吸附剂的吸附量吸附速率较快且吸附量有一定增加。CAC-TEPA样品在有水条件相比于无水条件下对CO2吸附效果要好,CO2吸附量提高了28.1%。
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