吸附脱除二氧化碳中微量乙烷的研究

摘要

二氧化碳的回收再资源化具有重要的科学意义和应用价值。乙烷是可能存在于二氧化碳气源中的一种杂质，如能将其深度脱除，就很容易生产成食品级二氧化碳液体添加剂或其他用途的高纯度二氧化碳。本文针对二氧化碳气源中存在的杂质——乙烷，致力于开发出高效的脱除二氧化碳中乙烷的吸附剂，以达到深度脱除二氧化碳中微量乙烷杂质的目的。 首先对吸附剂进行了筛选和评价，考察了不同种类吸附剂对乙烷吸附性能的影响，分析了活性炭孔隙的物理结构和孔表面的化学性质对其吸附性能的影响。实验结果表明：活性炭因其较大的比表面积、丰富的微孔、适量的中孔以及呈非极性的表面性质，是吸附脱除二氧化碳中微量乙烷的最佳吸附剂。 然后通过酸碱改性、氧化改性、还原改性和负载金属改性对活性炭进行改性处理，评价了各种改性活性炭对乙烷的吸附性能，详细考察了浸渍剂种类、浸渍剂浓度、处理温度以及处理时间等因素对活性炭吸附性能的影响。实验结果表明：酸碱改性、弱氧化改性和还原改性都能提高活性炭的吸附性能，其中当处理温度为30℃、处理时间为3h，用5％的HCl改性的活性炭对乙烷的吸附量最大，而强氧化改性和负载金属离子改性不利于活性炭对乙烷的吸附脱除。 最后详细考察了气体流量、吸附剂颗粒度、床层高度、吸附温度以及进气乙烷浓度等吸附条件对穿透曲线、吸附量、LUB(不能利用床层高度)和Q(床层利用率)的影响，并考察了再生温度、再生时间和再生次数等再生条件对活性炭吸附性能的影响。实验结果表明：LUB随着原料气流量的减小而缩短，随着吸附剂颗粒度的减小而缩短，随着床层高度的增加而拉长；随着吸附温度的升高和乙烷浓度的降低，活性炭对乙烷的吸附量减少；气体热再生法对活性炭有较好的再生效果，吹扫气为空气，再生温度为120℃，再生时间为180min时，经多次再生的活性炭依然有很好的吸附性能。

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引 言

1 文献综述

1.1精制二氧化碳的方法

1.2脱除乙烷用活性炭研究

1.3活性炭表面改性研究

1.4论文的主要内容与目的

2实验部分

2.1实验药品及原料

2.2实验装置与操作

2.3吸附剂的物化性能表征

2.4吸附剂评价指标

3 吸附剂的选择及其性质对吸附性能的影响

3.1吸附剂的选择

3.2活性炭表面结构对吸附性能的影响

3.3预处理

3.4本章小结

4 改性活性炭脱除低浓度乙烷的研究

4.1 酸碱改性

4.2氧化改性

4.3还原改性

4.4负载金属离子改性

4.5本章小结

5吸附和再生条件对吸附性能的影响

5.1 气体流量对吸附性能的影响

5.2吸附剂粒度对吸附性能的影响

5.3床层高度对吸附性能的影响

5.4吸附温度对吸附性能的影响

5.5 乙烷进气浓度对吸附性能的影响

5.6再生条件对吸附性能的影响

5.7本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢