离子交换树脂基球状活性炭的制备及对CO2吸附试验研究

由于人类活动所排放的大量CO2对全球气候环境产生深刻的影响,CO2的减排技术受到了人们的广泛关注,尤其是近年来兴起的CO2捕集和封存技术(CCS)。本课题选用废弃的离子交换树脂为原材料制备具有一定吸附能力的球状活性炭,既解决了废弃离子交换树脂堆积对环境的污染问题,又降低了活性炭的制备成本。对制备的球形活性炭进行表面改性,研究其对CO2的吸附行为。实验结果表明：(1)通过热重实验得到离子交换树脂的热解曲线,并对不同炭化温度和炭化时间下得到的炭化物进行表面结构表征和材料比表面积测试,综合分析确定材料的炭化温度为800℃,炭化时间为60min。通过活化实验得到,随着活化温度的升高,活化时间的延长,离子交换树脂基球状活性炭的比表面积先增大后减小。(2)对离子交换树脂基球状活性炭进行氨水浸渍表面改性,对比改性前后的离子交换树脂基球状活性炭表面官能团的含量和孔隙结构,可得改性后活性炭表面的碱性官能团增多,酸性官能团减少；改性使得活性炭的孔隙结构更加丰富发达,比表面积和孔容增大,并且活性炭的微孔和大孔所占比例增大,平均孔径略有变化。(3)改性前球状活性炭对CO2的吸附具有低温吸附高温脱附的性质。在26℃时其对CO2的饱和吸附量达到50mg/g,饱和吸附时间在5min左右。改性后球状活性炭对CO2的饱和吸附量随吸附温度的升高先增大后减小,在125℃最大,达到300mg/g。而且改性后球状活性炭对二氧化碳的饱和吸附量随CO2分压的减低而逐渐减小。125℃的吸附温度下,改性后球状活性炭对CO2的物理吸附值约为总吸附量的20%,化学吸附值约为总吸附量的80%,可见改性后球状活性炭对CO2的吸附主要是化学吸附。物理吸附的解吸时间较化学吸附短。