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疏水硅胶的制备及其处理油气的性能评价

张明强  
【摘要】:中国作为全球原油的消费大国,每年进口量达四亿多吨,不仅会产生大量的原油蒸发损耗,还会破坏环境。原油中挥发的多种有机气体,包括多种有毒烃类,其中正己烷、苯及其芳香族化合物等物质还有致癌作用。而针对吸附法回收油气工艺中活性炭存在自燃等安全问题,本文主要研究了疏水改性硅胶的优化制备及其孔特性的影响因素,并用改性硅胶对正己烷、苯进行吸附。主要得到以下结论:(1)本文用模数为3.3的硅酸钠和酒石酸制备硅胶,通过调节水溶胶的pH和温度、溶胶空间大小(水含量)、老化温度、硅酸钠质量分数有效改变硅胶的孔特性,经过一系列实验比较,发现疏水硅胶的最佳制备方法是:通过质量分数为6.25%的硅酸钠和酒石酸混合,调节水溶胶pH为6.7、温度为50℃,增加水含量与溶胶体积比为2:1制备得到的水凝胶在老化温度为50℃老化3h,在经过24h洗涤五次后,用体积比三甲基氯硅烷:六甲基二硅氧烷:正己烷:甲醇=1:0.5:1:1的改性剂进行改性24h,再用正己烷洗滤后,在200℃下加热1h。(2)溶胶期间添加石墨烯,一定程度上增强疏水硅胶的吸附能力和机械强度,最后得到的疏水硅胶对正己烷的饱和吸附量达到0.56g/g,比表面积为858m~2/g,孔容为6.8cm~3/g,孔径大小为8.7nm;六甲基二硅氧烷能降低三甲基氯硅烷改性的剧烈程度,减少孔隙塌陷,形成海绵状的硅胶结构。(3)比较自制疏水硅胶、工业硅胶和活性炭三者对正己烷和苯的吸附行为,发现自制疏水硅胶吸附正己烷过程会发生凝聚现象,导致吸附体积减小,从穿透点到平衡点的时间长于工业硅胶,而在吸附苯的过程中,疏水硅胶吸附平衡时间长于工业硅胶和活性炭。自制疏水硅胶穿透曲线为Ⅰ型,传质阻力主要以颗粒内扩散阻力为主。因此硅胶的孔特性,包括孔径分布和比表面积,都是影响正己烷吸附量的重要因素。(4)吸附剂在常温、加热和真空脱附下,真空脱气的效果更佳。疏水硅胶在20min左右能脱除95%的正己烷,而且控制适当的温度,还可以加快脱附速率和加大脱附程度。


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