活性炭孔结构对煤层甲烷选择吸附行为影响.pdf

石 油 化 工 2013年第42卷第7期 PETROCHEM ICAL TECHN0L0GY ·749 · 活性炭孔结构对煤层甲烷选择吸附行为的影响 周 静，柏任流，郑开波 (黔南民族师范学院 化学与化工系，贵州 都匀 558000) [摘要]采用不同含量的过氧化氢溶液和硝酸溶液对商用活性炭AC一1进行改性并经He—H：高温热处理，同时对石油焦活性炭 进行THe—H高温热处理以作为对比。采用低温N：物理吸附、TPD和Boehm酸碱滴定等手段对活性炭进行了表征。以甲烷和N： 混合气为煤层甲烷模型气，考察了活性炭孔道结构对甲烷选择吸附行为的影响。实验结果表明，不同改性方法对活性炭孔道 结构的改变有明显的影响，经He—H，高温热处理后不同的活性炭具有相似的表面化学性质；活性炭的孔径是选择吸附甲烷的首 要因素，最佳孔径范围为0．71～0．74nm；微孔比表面积决定了甲烷的吸附容量，微~Ll：t表面积越大，甲烷富集容量越大。 [关键词]煤层甲烷；选择吸附；活性炭；孔结构 [文章编号]1000～8144(2013)07—0749—06 [中图分类号]TQ424．1 [文献标志码]A EfflectOfPoreStructureofActivatedCarbonon SelectiveAdsorptionofCoal-BedM ethane ZhouJing，BaiRenliu，ZhengKaibo (DepartmentofChemistryandChemicalEngineering，QiannanNormalCollegeforNationalities，DuyunGuizhou558000，China) IAbstract}ActivatedcarbonwasmodifiedwithHNO3andH2O2，andbythermaltreatmentinHe- H2toimproveitsporestructure．whichwasbeneficialtotheadsorptionofcoa1．bedmethaneonit．The modifiedactivatedcarbonswerecharacterizedbymeansofthephysicaladsorptionofN，at77K， TPD andBoehm titration．Itwasshownthatthemodificationsaffectedtheporestructureofthesamples significantly，whilethesuperficialchemicalpropertiesweresimilarafterthethermaltreatmentinHe— H，．PorediameteriSthemajorfactoraffectingtheselectiveadsoprtionofmethaneontheactivated carbons．andtheoptimum porediameterisintherangeof0．71—0．74nm．Thespecificsurfaceareaof themicroporesaffectstheadsoprtioncapacityoftheactivatedcarbons，andtheamountoftheenriched methaneincreaseswiththeincreaseofthespecificsurfacearea． [Keywordsjcoal—bedmethane；selectiveadsoprtion；activatedcarbon；poresturcture 活性炭孔隙结构发达、比表面积大，表面含 体，是工业中常用的吸附分离手段 1j。以活性炭 有或者可 以引人多种官能团，具有特殊的孔道结构 为吸附剂的PSA技术可用于富集煤层气中的甲烷。 和表面化学性质，是一种优