聚乙烯亞胺-炭凝膠CO2吸附材料的孔結(jié)構(gòu)和吸脫附性能關(guān)系.pdf

1、本文針對載人航天器、潛艇、空間站等密閉空間的低CO2濃度控制開展研究。以間苯二酚(R)和甲醛(F)為原料，碳酸鈉(C)為調(diào)孔劑，通過調(diào)節(jié)R/C比例，制備平均孔徑(APD)在15.3～424.4 nm、比表面積(S)在367.58～461.51 m2/g的不同結(jié)構(gòu)炭凝膠載體。以分子量600的聚乙烯亞胺(PEI)為吸附CO2活性物，采用浸漬法制備PEI/炭凝膠吸附劑。以密閉空間0.4％(v) CO2為研究對象，通過固定床和熱重-真空脫附裝置

2、研究材料的CO2吸脫附動力學(xué)，探究PEI/炭凝膠吸附材料的孔結(jié)構(gòu)對低濃度CO2的吸脫附性能影響規(guī)律。
　　固定床吸附反應(yīng)研究結(jié)果表明:20℃吸附0.4％(v) CO2時，APD在17.5～50nm（對應(yīng)S為81.72～35.15 m2/g）的中孔和APD在50～79.7 nm(對應(yīng)S為35.15～18.55 m2/g)的中大孔16％ PEI/炭凝膠吸附劑的CO2吸附量較大(42.544～49.431mg/g)。而吸附劑APD在16

3、8.2～525.3nm(對應(yīng)S為10.88～4.36m2/g)的大孔16％ PEI/炭凝膠吸附劑的CO2吸附量相對較小(16.807～21.724mg/g)。此外，PEI負(fù)載量對不同孔結(jié)構(gòu)吸附劑的CO2吸附量影響不同，在實驗范圍內(nèi)，中孔吸附劑的CO2吸附量隨PEI的增大先增大后減小，中大孔吸附劑的CO2吸附量隨PEI的增大而增大，而大孔吸附劑CO2吸附量隨PEI的增大變化不大。研究表明，中、中大孔吸附劑平均吸附速率大于大孔吸附劑。不同孔

4、結(jié)構(gòu)吸附劑吸附反應(yīng)動力學(xué)模型不同，說明孔結(jié)構(gòu)影響其吸附機理。
　　PEF炭凝膠吸附劑在熱重-真空裝置上的CO2脫附反應(yīng)研究表明，中、中大孔吸附劑的平均脫附速率小于大孔吸附劑，脫附活化能大小則相反，并且不同孔結(jié)構(gòu)的吸附劑具有不同反應(yīng)動力學(xué)特征，表明吸附劑孔結(jié)構(gòu)影響CO2脫附機理。
　　綜合比較PEI/炭凝膠吸附劑吸附量、吸脫附速率和脫附活化能，確定R/C=1000的吸附劑吸脫附相對均衡。CO2脫附動力學(xué)研究結(jié)果表明，真空脫附活