ZSM-5/MCM-48复合微/介孔分子筛的制备、改性及吸附CO2研究

来源 :桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:RedLenov
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人为CO2排放持续增加导致的温室效应仍然是当今面临的最紧迫的问题之一。吸附法捕集分离烟道气中CO2具有比较低廉的装置费用和运行费用,同时很容易进行自动化作业,还可以获得较高纯度的产物,所以CO2吸附捕集技术被认为是有效减轻温室气体的方法之一。但现有技术对CO2的捕集分离性能有限。因此,开发一种高效的CO2吸附剂成为CO2捕集分离领域研究的热点。基于此,本论文主要进行了如下工作:以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,以ZSM-5晶种为部分硅铝源,通过两步晶化法合成具有规整孔道结构且具有较大比表面积(954.0m~2/g)和孔容(0.888 cm~3/g)的复合分子筛ZM。通过嫁接法用3-胺丙基三甲氧基硅烷(APTES)对ZM进行胺基功能化改性。嫁接改性吸附剂A-ZM-1在60℃下有最佳的吸附表现,嫁接改性吸附剂的CO2饱和吸附量随着改性剂嫁接量的增加先升高后降低。当嫁接量为50%wt时获得最大吸附量(1.58 mmol/g)。以四乙烯五胺(TEPA)和聚乙烯亚胺(PEI)为改性剂对ZM复合分子筛进行浸渍法改性。随着胺基浸渍浓度的提高,吸附剂对CO2的吸附量先增多后再降低。两个系列的CO2吸附剂均在改性剂负载量为60%时获得最大CO2吸附量:ZM-T60和ZM-P60的吸附量分别为4.97 mmol/g和3.28 mmol/g。且两个系列的最佳吸附温度均为60℃。通过先嫁接APTES再浸渍TEPA的双功能方法改性的ZM在60℃获得了5.82 mmol/g的CO2吸附量。表征结果显示,通过APTES与ZM表面上的硅羟基地行反应所产生的Si–O–Si网状结构,使TEPA扩散得比较均匀,从而改善了吸附剂的化学稳定性。在30~90℃范围内,A-ZM-T60的最佳吸收温度为60℃。通过吸附动力学模拟分析,结果表明未功能化的ZM对CO2的吸附为物理过程,而经胺基功能化的ZM吸附过程则由物理与化学吸附联合控制。选取A-ZM-1、ZM-T60、ZM-P60和A-ZM-T60进行了循环再生实验,结果表明四种吸附剂均具有较好的稳定性。
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