活性炭改性对CO2/CH4吸附性能提升的研究

"活性炭改性及其对CO2/CH4吸附性能的研究" 本文主要探讨了活性炭在环保和能源领域中的应用，特别是其在CO2/CH4吸附分离中的潜力。活性炭因其多孔结构和高比表面积，常被用作吸附剂来捕获温室气体如二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。研究者通过实验分析了不同种类活性炭的吸附性能，并研究了活性炭经酸碱改性和氧化性改性后对CO2和CH4吸附能力的影响。 首先，实验结果显示煤质活性炭在CO2/CH4的吸附分离中表现出最佳性能。这可能归因于煤质活性炭的特殊孔隙结构，使其对这两种气体的吸附更有效。煤质活性炭通常由煤炭经过热解和活化过程制成，其孔隙分布广泛，有利于气体分子的吸附和存储。 接着，作者探讨了活性炭的改性方法。他们使用了5%双氧水、5%氨水和5%盐酸对活性炭进行改性处理。这些改性剂分别代表了氧化剂、碱性和酸性环境。实验发现，所有改性处理都能显著提高活性炭的吸附容量，这意味着改性可以增强活性炭对CO2和CH4的吸附能力。尤其是5%双氧水和5%氨水改性的活性炭，不仅吸附容量增加，而且CO2/CH4的分离因子也有所提高。这表明改性可能改变了活性炭表面的化学性质，使其更倾向于吸附CO2，从而提高了分离效率。 此外，文章提到了变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）技术，这是一种常见的气体分离方法，通过改变压力使吸附剂选择性吸附目标气体。在本研究中，PSA装置用于获取CO2和CH4的穿透曲线，这些曲线是评估吸附性能的关键指标，能直观地反映出不同条件下气体吸附和脱附的动态过程。 此研究的背景是全球气候变化和能源需求的挑战，CO2的捕获与封存以及CH4的高效利用是重要的解决方案。活性炭及其改性后的优异吸附性能为这些领域提供了可能性。同时，这项工作也为活性炭的进一步优化提供了理论指导，比如调整改性条件以实现更高效的气体分离。 关键词涉及的领域包括活性炭的制备与改性、气体吸附、环境科学和能源技术。该研究受到国家高技术研究发展计划（863计划）和国家重点基础研究发展计划（973计划）的资助，显示了其在科技创新和实际应用中的重要地位。 这项研究深入探讨了活性炭的改性对CO2/CH4吸附性能的影响，强调了改性活性炭在环保和能源领域的潜在应用，为改善气体分离技术和应对气候变化提供了新的思路。