空分用椰殼基炭分子篩的制備與評價.pdf

1、炭分子篩(Carbon Molecular Sieves，CMS)是一種具有狹縫狀微孔結構的碳質吸附劑，其微孔分布集中在0.4 nm～0.9 nm，能夠基于不同分子分子尺寸的差異而擴散至有效孔內的擴散速率的不同實現氣體的分離，因而，被廣泛應用于分離空氣富集氮氣。目前國內以高分子聚合物和煤類為原料生產的CMS的性能已經接近進口分子篩的性能，但以果殼為原料生產的CMS仍由于活化造孔及孔結構調整技術不太成熟，所生產的CMS存在重現性差、使用性

2、能受條件限制易波動、篩分性能隨使用時間增長嚴重下降等缺點。因此，如何把握CMS前驅體的結構、精確地控制CMS的孔口尺寸、提高CMS制備時的穩(wěn)定性仍是CMS制備方面的一大挑戰(zhàn)。
　　基于此，本文主要圍繞椰殼制備CMS的規(guī)模化生產所面臨的科學和技術瓶頸展開工作，以建立CMS孔口相對尺寸的評價方法為手段，通過CMS的評價反饋的信息把握椰殼基CMS制備過程中孔結構調整條件的選擇使所制備的CMS不僅對O2/N2有較高的吸附選擇性而且有較高的

3、氣體吸附容量。
　　采用兩塔變壓吸附裝置為評價裝置，選用日本CMS和德國CMS為吸附劑，以N2回收率為依據選擇評價不同CMS孔口大小的條件;在選定的評價條件下，可發(fā)現不同CMS的產氣N2濃度、N2回收率及脫附氣中最高O2濃度、最高O2濃度出現的時間、脫附氣量存在差別，從而探討了CMS的產氣N2濃度、N2回收率及脫附氣中最高O2濃度、最高O2濃度出現的時間、脫附氣量的特點與孔口尺寸的關系，建立一套評價CMS孔口尺寸的方法。
　

4、　為了制備出適用于空分富集氮氣的吸附劑，本文以椰殼一次炭化料為骨料、酚醛樹脂為粘結劑制備CMS，以孔結構反饋的信息為指導，利用炭化、水蒸氣物理活化、氣相炭沉積等手段對CMS孔徑進行調節(jié)。結果發(fā)現，對在炭化終溫為820℃、炭化升溫速率為10℃/min、炭化恒溫時間為30 min條件下得到的炭化產品活化，活化水蒸氣流率為500 ml/min、活化時間為90 min，所制備的活化產品的微孔分布最窄，微孔最可幾孔徑為0.5 nm。以此條件下制備