活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭增強二氧化碳吸附，我們嘗試使用三種化學試劑即硝酸，硝酸鈣和乙酸鈣來實現活性炭增強的二氧化碳選擇性吸附。在干相處理中，微孔椰殼活性炭表現出比煤基更高的二氧化碳容量。然而，在濕相預處理后，改性的椰殼活性炭樣品表現出較低的二氧化碳吸附效率。

　　物理工藝和化學改性的不同一直影響著活性炭的使用，隨著二氧化碳普遍被人認為是全球變暖的原因，對其產生源頭的減少和遏制，以減輕它對氣候的影響 。有效的吸附二氧化碳和儲存是我們應該思考的問題。已經有消息在各種條件下使用不同制劑制備的活性炭來吸附二氧化碳。本質上，交流電通過物理吸附吸附液體的潛力很大，憑借其強烈發展的孔結構獲得極高的表面積。然而，二氧化碳在我們環境中濃度不是很高，即約0.04-0.3%和4-15%(發電站的煙氣)，用于分別的室內和室外，因此制得的或經修飾的活性炭對二氧化碳的選擇性吸附決定了它的適用于環境的使用。

　　已經試驗了在活性炭胺化之前的干相預氧化的效果，發現通過化學吸附促進二氧化碳的選擇性，即使浸漬方法經常導致由于堵塞和變形而導致的純二氧化碳吸附能力降低的微孔。HNO 3是已被證明是有效的濕氧化劑在活性炭上誘導大量表面氧官能團(SOF)的礦物浸漬劑之一[。然而，如果這種能力是基于酸度(H +)或硝酸鹽的氧化電位。而且，還沒有工作報道過使用SOF來增強胺化，通過產生對酸性氣體如二氧化碳具有顯著親和力的特定表面氮官能團(SNF)。

　　二氧化碳吸附測試

　　所制備的活性炭最終測試是測定二氧化碳吸附能力。在室溫下，使用一些儀器能夠測量絕對吸附容量(q abs)，即從0到 1atm的低于正常的壓力，因為在測量之前將樣品排出到真空狀態，而使用TGA來確定在環境壓力下的吸附容量(q amb)。對于環境適用性，進行選擇性測試以確定高(10%)和低(0.3%)二氧化碳水平的吸附效率。二氧化碳分別被調節為模擬室外和室內空氣。在選定的樣品上進行二氧化碳在120 ℃的等壓解吸，以估計二氧化碳解吸的速率和緩解。

　　下圖顯示了改性活性炭的微孔尺寸分布。隨著孔隙變寬，椰殼活性炭的平均孔徑由于HNO 3而增加，而Ca(NO 3)2則減少。然而，煅燒表現出最大的孔徑減小，因為 形成平均尺寸為0.4nm的更窄的微孔。煅燒樣品顯示在比那些胺化Ca的碳的微孔更好的改善(NO 3)2，其可有效地提高二氧化碳物理吸附。這可能是由于在相鄰孔壁上形成更多的CaO，導致孔隙空間減少。

　　圖1。制備的活性炭吸附劑的微孔尺寸分布。

　　二氧化碳吸附的評估

　　采用純二氧化碳吸附容量，高低選擇性來評價兩種碳熱處理前處理效率。

　　吸附能力

　　由于吸附劑和吸附劑之間的表面化學相互作用變得不那么顯著，而在大氣壓力下測量的q amb將表現出對吸附劑表面化學性的一些依賴性，所以q abs主要取決于測試樣品的微孔分布。圖4顯示了兩種測量的吸附容量結果，比較了椰殼活性炭與活性炭的樣品。

　　椰殼活性炭是主要為微孔(具有較高V 微 / V Ť)和更窄的微孔，表現出較高的q 絕對值比煤質活性炭高，而不管樣品改性處理。這些結構性質差異的顯著性在熱處理時變得更明顯，特別是當沒有預氧化時進行胺化時。正如預期的那樣，q amb的值通常小于q abs的值，這是因為在升高的壓力下(在前者中)使得測試樣品在二氧化碳進料之前進行脫氣，從而增加了二氧化碳的可接近性分子到內部和更窄的微孔。

　　自從全球變暖和室內空氣質量監測出現以來，用于環境二氧化碳干法洗滌的低成本，可用且高效的干燥吸附劑的制備已成為研究的主要領域。本工作實驗上的集成摻入既含N有機物質并且其已被證明具有對二氧化碳強親和力無機氧化鈣化學吸附。在煤質活性炭上而不是在椰殼活性炭上用含有金屬鈣的濕潤劑進行預處理，可以更好地提高二氧化碳選擇性吸附。

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