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球形活性炭对CO_2吸附行为研究

谢菲  
【摘要】:经历了因全球气候变暖所导致的种种灾难,有关“CO_2的节能减排”成为近期科学界讨论的重要议题,尤其是CO_2捕集技术的开发。燃煤电厂烟道气中的CO_2占全球排放总量的60%以上,显然,对烟道气中的CO_2进行捕集是实现CO_2减排最为有效的途径。 采用不同孔结构的球形活性炭(PSAC)作为吸附材料,考察了其对模拟烟道气中CO_2(15%)的吸附性能以及PSAC的孔结构与CO_2吸附量之间的内在关系,利用Materials studio软件对CO_2在微孔中的吸附行为进行动力学模拟,并深入研究了PSAC对CO_2的吸附选择性机理。研究结果表明:1)25℃/常压下,比表面积为1005m~2/g的PSAC对CO_2的吸附容量为0.91mmol/g,担载5%的三聚氰胺后,其对CO_2的吸附容量增加到1.15mmol/g,增加了26.3%。2)该材料对CO_2的吸附容量与BET比表面积、总孔孔容无直接关系,但与孔径小于1nm的微孔比表面积呈线性关系;3)在N_2、O_2存在条件下,PSAC对CO_2的吸附选择性约为75~85%,且微量水分的存在并不影响其对CO_2的吸附性能;4)由于CO_2较N_2、O_2具有更大的色散力,所以当分子靠近孔壁时,CO_2更易于被吸引;另外,由于色散力的作用,使得CO_2发生极化,导致分子形态发生改变,由原来的线性分子(O=C=O)变为非线性分子,并具有一定地极性,更易于被孔道内表面原子吸附,所以,PSAC对CO_2具有较高的吸附选择性。


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