碱性基团对固相吸附剂CO2吸附性能的影响

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气候变暖是现阶段全球面临的严峻环境问题之一。减轻温室效应最有效的手段就是对C02的过量排放进行控制。目前捕获CO2的方法包括液相吸收法、固相吸附法、膜分离法及化学链燃烧法等,其中固相吸附法由于其可再生性好和对设备腐蚀性小等优点而受到国内外学者的广泛关注。本论文制备了硅基MCM-41分子筛,通过X射线衍射证明了材料的介孔有序结构,以此作为氨基功能化材料的载体。分别以四乙烯五胺(TEPA)和聚乙烯亚胺(PEI)为胺源,采用浸渍法制备了氨基功能化MCM-41。进而在热重分析仪上考察了不同氨基负载量氨基功能化MCM-41的热稳定性,结果表明所制备的材料在200℃以下范围内材料均具有较好的热稳定性。以CsOH或Ca(OH)2无机碱浸渍修饰MCM-41载体,再浸渍TEPA或PEI制备材料。采用化学滴定法、红外光谱法和元素分析法对所制备的吸附剂材料进行性能表征;进而考察其循环再生性能。结果表明,经过无机碱的改性及氨基化后,MCM-41和活性炭材料的C02吸附性能得到一定程度提高;其中经Ca(OH)2改性材料的吸附性能优于KOH和CsOH改性的材料。对材料的碱性分析的结果表明,CO2吸附量随材料碱性的增强而增大;红外光谱分析表明,负载有机胺对C02吸附性能起主要作用,并且无机碱的介入对红外吸收峰有一定的增强作用;元素分析说明无机碱的介入是增强材料碱性的关键。同时,本论文比较了活性炭和MCM-41作为载体时无机碱修饰的氨基功能化材料的吸附性能,MCM-41载体制备的材料其吸附性能明显优于活性炭载体。对材料作5次循环实验,计算得到的质量增量百分比方差均小于1%。
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