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活性炭去除硅氧烷

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活性炭去除硅氧烷

发布日期:2018-04-20 作者: 点击:

   活性炭去除硅氧烷,由于在燃烧过程中形成微晶硅沉积物,硅氧烷的存在挑战了使用填埋气体(LFG)作为能量回收的燃料。通常选择活性炭作为从填埋气体去除硅氧烷的吸附剂。为了找出影响活性炭吸附硅氧烷容量的关键特征,本文研究了活性炭结构和表面化学对硅氧烷吸附的影响。无烟煤活性炭分别用氨水,盐酸和热处理,以获得具有不同表面性质的改性活性炭。测量原始和改性活性炭对八甲基环四硅氧烷(D4)的吸附容量。结果表明,大部分改性活性炭具有比原活性炭更高的硅氧烷吸附容量。采用了几种方法来表征活性炭。氮吸附实验结果表明,所有采用的改性方法都在一定程度上改变了活性炭孔径分布。活性炭表面上的窄中孔对于硅氧烷吸附更加期望。

  填埋气是可再生能源的宝贵来源。它已被用作替代锅炉,内燃机,燃料电池等化石燃料的燃料。LFG中硅氧烷的存在是特别令人关注的,因为这类物质在燃烧过程中转化为微晶硅沉积物,是造成阀门,圆筒壁和衬里上磨损或堵塞的原因。此外,润滑油中还含有硅化合物,导致油的频繁变化。因此,为LFG开发经济有效的硅氧烷去除技术势在必行,以增加将其用作燃料的可行性。近年来,越来越多的重要性归因于去除LFG和沼气的硅氧烷,其中尝试了几种方法去除沼气中的硅氧烷,包括固体吸附和液体吸收。在研究中,评估了各种固体吸附材料和液体吸收溶液的硅氧烷消除效率,发现活性炭吸附是商业操作中使用最广泛的方法。已经进行了研究以研究不同类型的活性炭的硅氧烷吸附特性。为了选择合适的活性炭从LFG中去除硅氧烷,一些研究试图发现关键的纹理特征。

  活性炭决定其硅氧烷吸附能力。具有较高BET表面积,孔体积和pH值的活性炭表现出较高的硅氧烷(D4)吸附能力。活性炭的表面化学还负责其吸附性能。活性炭表面还存在除碳以外的原子,它们以各种形式存在以确定活性炭的表面化学性质。表面官能团的性质和浓度可以通过合适的热处理或化学处理来改变。用酸处理的活性炭不仅可以降低矿物质含量,还可以改变表面积和孔隙率。在气相或液相中的氧化可以增加活性炭表面氧基团的浓度,而在惰性气氛下加热可以选择性地去除这些官能团中的一些,活性炭在惰性气氛中进行高温热处理后可以获得碱性特性。对于研究活性炭孔结构和表面化学对硅氧烷吸附的影响,并由此开发活性炭特性的简单描述符,其便于选择合适的活性炭用于从LFG去除硅氧烷。第二个目标是针对特定的活性炭提出适当的改性方法以改善其硅氧烷吸附能力。


  将约0.5g的每种样品加入到100mL锥形瓶中,其分别含有50mL的下列0.05M水溶液:HCl,NaHCO3,Na2CO3和NaOH。密封,混合物在25℃振荡24小时。用0.05M NaOH或HCl水溶液滴定20mL上清液的等分试样。通过用NaHCO3,Na2CO3和NaOH溶液的吸附中和分别测定活性炭表面上的酸性基团,羧酸(eCOOH),内酯(eC)O)和酚(eOH)基团的浓度。用0.05M HCl的吸附中和计算碱性基团的浓度。吸附实验在本研究中选择含有CO2和CH4(50/50,v/v)的气体混合物来模拟LFG并选择D4用于硅氧烷吸附测试。原始和修改活性炭的D4吸附能力进行了测试。图1所示的装置用于硅氧烷吸附实验。计量气流(流1)通过回火硅氧烷的表面并被另一气流稀释。因此产生了包含硅氧烷的模拟LFG。清扫气体(流量1)和稀释气体(流量2)均由CO2和CH4(50/50,v/v)制备。柱状活性炭厂家将模拟的LFG引导通过填充有约1.0g活性炭的吸附管(4cm长度〜0.75cm内径),然后鼓泡进充满20mL十二烷的气体洗涤瓶中。吸收溶液每小时采样一次,并通过气相色谱仪用氢火焰离子化检测器进行分析以确定其中的硅氧烷浓度,并计算出此期间出水中的D4量。一旦出水量超过进料气中硅氧烷浓度的5%,就开始计算活性炭的吸附容量(吸附硅氧烷的重量/活性炭的重量)。

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