一种新的颗粒炭材料的制备及其高效分离甲烷氮气性能

• 作者: 戴琼斌 刘宏斌 夏启斌 周欣 李忠
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 多孔颗粒炭 煤层气 吸附等温线 选择性 甲烷 氮气
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 分离工程
• 页码范围: 4196-4203
• 页数: 7页
• 分类号: TQ028.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210012

摘要

主要围绕从低品位煤层气中回收分离低浓度的CH4这一重要需求，探索以生物质为碳源研制具有优良CH4/N2分离性能的颗粒炭吸附剂。选择大米碎粒作为碳源，通过碳化制备颗粒状炭前体，然后应用CO2进行活化，制备出大米基颗粒炭材料(GRCM)，研究其吸附分离CH4/N2的性能。所制得的颗粒炭材料具有较窄微孔分布，其中样品GRCM-900的BET比表面积为938.529m2/g。FT-IR分析结果显示大米基颗粒炭表面含有羟基及羰基等含氧官能团。其CH4吸附容量和CH4/N2吸附选择性分别高达1.32mmol/g和5.68(在298K和100kPa条件下)，优于大多数已报道的粉末状炭材料和MOF材料。分子模拟揭示了甲烷和氮气在GRCM炭材料狭缝孔道中的吸附构型和差异。固定床实验证实，应用GRCM炭材料可以在常温条件下有效地分离CH4/N2混合物，所制得的颗粒GRCM在从低品位煤层气中回收CH4方面有很好的应用前景。