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蜂窝活性炭的吸附特性与三大应用

来源:www.pxl8create.com    时间:2018-09-26 11:31    作者:金牟山小编

蜂窝活性炭的吸附特性

蜂窝活性炭的吸附性能主要取决于材料参数和过程参数。材料参数包括炭的吸附孔隙率、含量和蜂窝结构的壁厚;过程参数包含流体流速、吸附质的浓度、吸附潜能(吸附潜能取决于碳结构和吸附质的特征参数)。

吸附性能通常是由穿透曲线来表征的。穿透曲线是吸附前后吸附质浓度的比值随时间变化的一个函数。当吸附前后吸附质浓度比达到0.95时,所吸附的吸附质的总量称为穿透容量,它取决于流体流速、吸附质浓度和蜂窝中的含碳量等因素。

从蜂窝活性炭的宏观结构来说,壁厚是十分重要的参数。可以通过改变壁厚来提高它的吸附效率。在孔隙率相同的情况下,壁厚增加,则单位体枳蜂窝的含碳量也随之增加,从而可以提高吸附容量。这是因为壁厚增加,则蜂窝中流体通道的截面积减少,这样真实的表面或体枳流速会增大,同时,吸附质与炭之间的接触效率也会提高,这两者之间存在一个平衡关系。在既定的条件下,这个平衡关系将决定吸附效率是增加还是减少。如果吸附质以较高的扩散速度扩散到蜂窝内部,而由此空出来的吸附位又可提供连续吸附,因此壁厚蜂窝活性炭应该具有更好的吸附效率和吸附容量。

从蜂窝活性炭的微观结构来说,微孔数量同样是非常重要的参数。蜂窝活性炭的吸附是由于孔隙表面上存在着一定的附着点,但并不是吸附分子从吸附力强、直径小的孔隙开始,逐渐向直径大的空隙中填充,直到所有孔隙都充满吸附质,达到饱和吸附状态为止。在调整蜂窝活性炭结构的时候,可以通过调整蜂窝活性炭的成分,以改变微孔孔隙率。

蜂窝活性炭

蜂窝活性炭的三大应用

蜂窝活性炭综合了活性炭和蜂窝载体的优点,而且与其他活性炭相比,其最大优点在于使用中处理流体的压力损失小。基于这些优点,蜂窝活性炭被广泛应用于气体净化、储存以及用做催化剂或催化剂载体等。

1、气体净化方面

目前,利用蜂窝活性炭来净化的气体主要有甲苯、丁烷、丁酮、乙酸乙酯、二甲苯等VOC气体。金牟山在蜂窝陶瓷上浸渍酚醛树脂,利用涂载法制备了含碳量为18%的蜂窝活性炭,并通过蜂窝活性炭对甲苯、丁烷以及异丙醇的吸附穿透试验,研究了不同壁厚对吸附效率和吸附能力的影响。

JMSZhang研究了用微电磁天平测定在20、60、100和140℃时甲苯、丁醇以及乙酸乙酯在蜂窝活性炭上的吸附等温线,并用Langmuir、Freundlich等方程对实验得到的吸附等温线进行了拟合。JMSLiu对蜂窝活性炭净化有机废气的能力进行了研究,结果表明蜂窝活性炭对VOC气体具有良好的吸附能力。JMSDing系统研究了不同吸附质、入口甲苯浓度、吸附温度、空床气速等参数对蜂窝活性炭吸-脱性能的影响,并推荐了合适工业运用的最佳参数。

气体净化

2、气体储存方面

气体储存特别是天然气和二氧化碳气体的储存对于发展清洁能源和保护环境具有十分重要的作用。自上世纪50年代起,便开始筛选适用于天然气储存的多孔材料吸附剂。目前多孔炭质吸附剂是最具工业化应用前景的储存材料。Dengke通过变温和变压吸附研究了蜂窝活性炭对CO2、CH4和N2的吸附性能,并用Langmuir方程进行拟合。Haiyang以比表面积为2.621m2/g的超高比表面积活性炭为原料,酚醛树脂为黏结剂,制得比表面积为1887m2/g的蜂窝状活性炭,并考察了其对CO2的吸脱附性能。

气体储存

3、催化方面

在催化领域,蜂窝活性炭主要应用于烟气的脱硫脱硝。研究表明,在蜂窝活性炭载体上负载锰、钒、钨等贵金属氧化物能够增强其对NOX的去除能力。Shuai在蜂窝活性炭上负载氧化锰以达到选择性催化去除NOX的目的。研究发现:在较低温度下,空速为4000h-1时,NOX的去除率可以达到60-70%,并且随着温度升高,催化活性得到提高,但选择性却有所降低。Wang制备了粘合剂分别硅酸盐和酚醛树脂的负载V2O5蜂窝活性炭,对这两种蜂窝活性炭同时去除SO2和NO做了研究,并果壳活性炭体系催化剂、椰壳活性炭体系催化剂作了对比。结果表明:在大约200℃时,在蜂窝活性炭上负载2%(重量比)的V2O5时去除表现更好,选择催化还原性显著增强。Zhouyan将蜂窝活性炭等体积浸渍偏钒酸铵和草酸的混合溶液,制备出新型V2O5/ACH催化剂,研究了其脱硫脱硝性能,并得到了在保证较高脱硫脱硝率时最佳的蜂窝活性炭预处理条件。

催化剂载体

目前国内研究较少,随着人们对蜂窝活性炭结构和性能不断深入的认识和研究,蜂窝活性炭将会得到更加广泛的应用。

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