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温室效应是一个令人担忧的全球性环境问题,二氧化碳是主要的温室气体,低碳经济成为世界经济和中国经济发展的趋势。近期随着2009年12月哥本哈根世界气候大会的召开,应对气候变化已经上升到国际政治层面。活性炭,作为一种碳质多孔材料,具有较高的比表面积和良好的吸附选择性、导电性、可复合性及可成型性,因而对二氧化碳小分子特别地具有吸脱附速度快、吸附选择性好、再生条件温和及循环使用寿命长等优异特性。
本论文采用常压变温吸附法,研究了沥青基球形活性炭(PSAC)、成型活性炭(MAC)和超高比表面积活性炭对二氧化碳的吸附行为。具体考察了成型工艺对活性炭孔结构的影响以及吸附工艺、材料孔结构对二氧化碳吸附性能的影响。研究结果表明:1)二氧化碳平衡吸附量与吸附气中二氧化碳的浓度成正比,和吸附气流量、吸附温度成反比;2)BET比表面积、孔容和孔径分布对二氧化碳的吸附都有影响,其中孔径分布是最重要的因素,孔径集中分布在0.6~1.5nm最有利于二氧化碳的吸附,较大的比表面积和合适的孔径分布则有利于降低吸附剂的内扩散阻力;3)成型工艺对二氧化碳吸附量有很大的影响,粘结剂含量和成型压力为主要影响因素,二次活化可以提高吸附量14%;4)蜂窝状活性炭较柱状活性炭有更优良的吸附性能,吸附量为1.17 mmol/g,提高了1.3倍;5)以太西无烟煤为原料,用KOH活化法可制得BET为3200m2/g的超级活性炭,其二氧化碳饱和吸附量为3.2mmol/g。