蔗渣活性炭/SBA-15的制备、改性及吸附CO2研究

• 作 者: 和凯凯
• 机 构: 桂林理工大学
• 出 处: 桂林理工大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 蔗渣活性炭 介孔分子筛 二氧化碳 制备工艺 吸附机制

活性炭和介孔分子筛是吸附烟气中 CO2的重要材料，是目前研究的一个热点。本文研究了蔗渣活性炭和SBA-15的制备、改性及其对CO2的吸附性能。　　以蔗渣为原材料，用ZnCl2为活化剂制备出活性炭 AC，并用 KOH对制好的活性炭AC进行二次活化，制备出新型的活性炭 KAC。分别用这两种活性炭吸附CO2和N2混合气体中的CO2，结果表明60℃时KAC的CO2吸附量可达3.45 mmol·g-1，而AC的CO2吸附量仅有1.79 mmol·g-1。KAC的CO2吸附量明显优于AC的吸附量。经过傅里叶红外分析发现两种活性炭材料的特征峰基本一致，都含有羟基和羧基。这两种活性炭都具有良好的再生性能。　　分别用四乙烯五胺（TEPA）和三乙烯四胺（TETA）对AC和KAC进行改性，并对其CO2吸附量进行测定，结果显示随着胺基负载量的增加，AC和KAC的CO2的吸附量不仅没有增加，反而有所下降，说明有机胺的改性不利于AC和KAC的CO2吸附量的增加。　　通过扫描电镜发现AC具有发达的孔径结构，而KAC具有比AC更发达的孔径结构，AC的孔道内壁比较光滑，KAC的内壁相对来说有很多波浪形的突起。　　以P123为模板剂，正硅酸乙酯为硅源制备SBA-15；以P123为模板剂，正硅酸乙酯为硅源，用1,3,5-三甲苯为扩孔剂制备扩孔的SBA-15（即SBA-15k）。以三乙烯四胺和四乙烯五胺作为改性剂，对所得材料分别进行质量百分比20％、30%、35%和40%的负载量改性，得到 CO2的吸附材料。用热重法测定材料的CO2吸附性能，结果显示随着胺基负载量的增加，SBA-15和SBA-15k的CO2吸附量先增加后减小，说明一定负载量范围内的胺基改性有利于 SBA-15和SBA-15k的CO2吸附量增加。其中当TEPA的负载量为35%时，SBA-15k取得最大吸附量为2.86 mmol·g-1。通过BET分析得出，比表面积的大小与CO2吸附量没有直接关系。　　通过对AC、KAC、SBA-15和SBA-15k的循环吸附性能的测定，发现经过胺基改性这四种吸附剂的CO2吸附性能都较为稳定。