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吸附法脱除微量乙烷的研究

潘阳  
【摘要】:工业的快速发展使得世界三大能源——煤、石油、天然气的消耗与日俱增,致使空气污染日益严重。过量的二氧化碳气体排放所引发的“温室效应”和“臭氧空洞”已成为严重的全球环境问题。其在造成环境污染的同时也是对碳资源的极大浪费,因此,对二氧化碳的回收再利用显得十分必要。 本课题研究重点在二氧化碳资源净化再利用方面。随着人们生活水平的提高,啤酒和碳酸饮料等食品行业的二氧化碳需求标准也越来越高,2006年我国采用了新的食品级二氧化碳标准,对二氧化碳要求极高,因此二氧化碳的净化也显得尤为重要。本论文针对二氧化碳中较难脱除的微量乙烷杂质进行吸附脱除的研究。 为了深入探索吸附剂对乙烷的吸附情况,本实验采用在大连光明化工研究院配置的两种标准气——C2H6/N2和C2H6/CO2,其中乙烷含量均为100ppm。采用所选的不同种类吸附剂对其中的乙烷进行吸附,研究结果显示活性炭类吸附剂效果较好。实验中所采用的活性炭中有一种是自己制备的石油焦基高比表面活性炭(HSAAC),研究发现其对二氧化碳中乙烷具有较好的吸附选择性。 本研究重点考察了果壳基活性炭、煤基活性炭和HSAAC在不同原料气中对乙烷的吸附性能。研究结果表明该吸附随着温度的升高穿透时间缩短、吸附量下降,属于物理吸附。随着原料气流量的升高和活性炭颗粒度的增加,穿透时间逐渐缩短,但吸附量受其影响不大,且这两种条件均存在吸附最佳值,最佳流量为80ml/min,最佳颗粒度大小为20~40目。二氧化碳对乙烷的吸附极具竞争性,使得三种活性炭对乙烷的吸附量大大降低,且用5%盐酸改性之后的活性炭并未提高对乙烷的选择性,反而降低了对乙烷的吸附量。 三种活性炭的表征结果表明,HSAAC具有较高的比表面积2238m2/g,煤基活性炭的比表面积为1092m2/g,果壳活性炭的比表面积为929.5m2/g。高比表面的HSAAC对氮气中乙烷吸附量小于另两种活性炭,但选择性(通过吸附剂对不同气源中乙烷的饱和吸附量比较得出)高于另两种,说明吸附剂比表面的大小不是影响提高乙烷吸附量的关键因素,更要有合适的孔分布和表面化学性质。


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