天然氣存儲用高比表面積活性炭的制備及對甲烷吸附性能的研究.pdf

1、天然氣作為環(huán)境友好型燃料，在我國能源消費結(jié)構(gòu)的比例日益提高。吸附存儲天然氣技術(shù)（ANG）是對天然氣高效存儲的新技術(shù)，高容量吸附材料的制備是技術(shù)核心。綜合考慮吸附能力、生產(chǎn)成本以及循環(huán)壽命等因素，高比表面積活性炭被認為是最有推廣前景和應用價值的天然氣存儲吸附劑。KOH活化法被認為是制備高比表面積活性炭的有效方法。目前，該法存在的問題如下:首先，實驗室研究多采用保護氣控制燒蝕程度，這對于工業(yè)化生產(chǎn)高比表面積活性炭的指導意義并不明顯。其次，原

2、料性質(zhì)對KOH活化法的影響鮮有研究，造成難以判斷合適的原料預處理方法。最后，由于KOH加入量大，對設備腐蝕和環(huán)境破壞嚴重。本文以椰殼炭化料為原料，研究經(jīng)KOH活化制備出比表面積超過3000m2/g的活性炭;通過高壓吸附分析儀(HPVA)測定了活性炭對甲烷的體積吸附量。具體內(nèi)容如下:
　　 (1)探索研究中低溫熬制，后用密閉反應器制備高比表面積活性炭的工藝，經(jīng)正交實驗確定最佳工藝條件為:堿炭比（KOH與炭化料的質(zhì)量比）為4∶1，活

3、化溫度為1073K，活化時間為60min。在最佳工藝條件下，所得活性炭的比表面積為3421m2/g，總孔孔容為2.01 cm3/g。
　　 (2)原料揮發(fā)份主要來自原料表面的含氧官能團和內(nèi)部的含氧物質(zhì)，并與表面的羥基和酚羥基官能團的含量存在正相關(guān)性。當炭化料的揮發(fā)份在13～22％時，可以制備出比表面積超過3000m2/g的活性炭。降低原料的揮發(fā)份后，所制備的活性炭的比表面積和碘吸附值分別提高190％和81％。
　　 (3

4、)根據(jù)熱力學反應吉布斯自由能，對KOH活化法機理進行初步推斷。判定KCl作為活化助劑以降低KOH的加入量在熱力學上是可行的。經(jīng)實驗研究發(fā)現(xiàn)，KCl的加入對于活化反應起到了促進作用,5～15％的KOH中鉀的含量可以由相應鉀含量的KCl替代。
　　 (4)以聚丙烯酰胺(PAM)為粘結(jié)劑，制備出的顆粒炭的碘吸附值最高為1958mg/g，比表面積為2212m2/g，表觀密度為0.33g/cm3，強度達到82％，對甲烷的質(zhì)量吸附量，體積吸