沸石/活性炭复合材料的阳离子交换对甲烷/氮气吸附分离性能的影响
发布时间：2022-09-18 18:25
相比于煤和石油来说,天然气是一种洁净能源,在燃烧时,碳排放量少而且氮氧化物和硫氧化物几乎实现了零排放。因此推广使用天然气可以从根本上改善当今存在的环境污染问题。我国存在大量的非常规天然气,比如煤层气、致密气和页岩气等,非常规天然气的开采可以弥补常规天然气储量不足。但是在开采过程中常常会混入大量的空气,氮气和甲烷在标准状况下有着极其相似的物化性质,因此CH4/N2分离一直是分离领域中的难题。为了制备高效的CH4/N2分离吸附剂,本论文研究了以煤矸石为主要原料制备的型体NaX/活性炭复合材料（NaX/AC）,经K+和Cs+离子交换后,不同离子交换度对复合材料中X沸石的结晶度、孔结构以及CH4/N2吸附分离性能的影响。并且以煤矸石为原料,通过添加沥青粉合成了型体Na A/活性炭复合材料（Na A/AC）,考察了不同晶化时间对A型沸石的形成、孔结构以及CH4/N2吸附分离性能的影响。本文的主要研究内容和实验结论如下:1....
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 选题背景
1.2 CH_4/N_2分离技术
1.2.1 低温精馏法
1.2.2 溶剂吸收法
1.2.3 水合物法
1.2.4 膜分离法
1.2.5 变压吸附
1.3 变压吸附分离原理
1.3.1 位阻分离
1.3.2 动力学分离
1.3.3 平衡分离
1.4 PSA吸附剂
1.4.1 活性炭
1.4.2 碳分子筛
1.4.3 沸石
1.4.4 复合材料
1.5 论文选题目的及意义
第二章 实验部分
2.1 实验原料与试剂
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验试剂
2.2 沸石/活性炭复合材料的制备
2.3 钾离子交换
2.4 铯离子交换
2.5 A型沸石/活性炭复合材料的制备
2.6 样品表征
2.6.1 粉末X射线衍射分析
2.6.2 比表面积和孔体积表征
2.6.3 孔径分布
2.6.4 扫描电子显微镜
2.6.5 红外光谱（IR）分析
2.6.6 甲烷和氮气等温线的测定
2.6.7 吸附热计算
第三章 钾交换对复合材料气体吸附性能的影响
3.1 引言
3.2 元素分析
3.2.1 碳含量的测定
3.2.2 沸石成分的测定
3.3 X射线衍射分析
3.4 红外光谱测定
3.5 孔结构表征
3.6 甲烷和氮气的吸附性能测定
3.6.1 298K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
3.6.2 273K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
3.7 吸附热
3.8 小结
第四章 铯交换对复合材料气体吸附性能的影响
4.1 引言
4.2 元素分析
4.2.1 碳含量的测定
4.2.2 沸石成分的测定
4.3 X射线衍射分析
4.4 红外光谱测定
4.5 扫描电镜表征
4.6 孔结构表征
4.7 甲烷和氮气的吸附性能测定
4.7.1 298K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
4.7.2 273K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
4.8 小结
第五章 A型沸石/活性炭复合材料的制备及甲烷/氮气吸附分离性能的研究
5.1 引言
5.2 X射线衍射分析
5.3 扫描电镜表征
5.4 孔结构表征
5.5 CH_4和N_2吸附性能测试
5.6 吸附热
5.7 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]AC/X-G吸附剂的制备及CH4/N2吸附分离性能[J]. 张冬梅,程文萍,张明胜,崔杏雨,马静红,李瑞丰. 化工学报. 2016(06)
[2]X沸石/活性炭孔结构对CH4/N2分离的影响[J]. 薛彩龙,程文萍,崔杏雨,马静红,李瑞丰. 煤炭转化. 2015(03)
[3]以内蒙古地区的高铝煤矸石为原料合成4A分子筛[J]. 马兆菲,白杰,李春萍,张永锋,江宇. 化工进展. 2013(03)
[4]炭分子筛的结构和表面性质对其吸附分离CH4/N2和CO2/N2的影响[J]. 张薄,辜敏,鲜学福. 功能材料. 2012(20)
[5]煤基碳分子筛的制备及CH4/N2分离性能研究[J]. 张进华,车永芳,李兰廷,梁大明,段超,何正刚. 洁净煤技术. 2011(02)
[6]煤矸石制备4A分子筛工艺研究[J]. 许红亮,程维高,李牧,郭辉,王海龙,陈德良,卢红霞,张锐. 非金属矿. 2011(02)
[7]开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择[J]. 胡文瑞. 天然气工业. 2010(09)
[8]煤矿区煤层气低温分离液化工艺功耗分析[J]. 陶鹏万. 中国煤层气. 2009(01)
[9]活性炭的表面含氧官能团及其对吸附影响的研究进展[J]. 孟冠华,李爱民,张全兴. 离子交换与吸附. 2007(01)
[10]低温法浓缩煤层气中的甲烷[J]. 陶鹏万,王晓东,黄建彬. 天然气化工. 2005(04)
博士论文
[1]煤层气提浓耦合工艺及优化[D]. 张高博.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]X沸石/活性炭复合材料在煤层气中CH4/N2分离的应用研究[D]. 张明胜.太原理工大学 2015
[2]变压吸附回收乙烯（乙烷）的实验与模拟[D]. 何东荣.天津大学 2009
[3]真空脱附和变压吸附处理挥发性有机气体的实验研究及其过程模拟[D]. 秦映心.中南大学 2009
[4]改性煤变压吸附浓缩煤层气中甲烷的研究[D]. 张福凯.重庆大学 2005
本文编号：3680191
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 选题背景
1.2 CH_4/N_2分离技术
1.2.1 低温精馏法
1.2.2 溶剂吸收法
1.2.3 水合物法
1.2.4 膜分离法
1.2.5 变压吸附
1.3 变压吸附分离原理
1.3.1 位阻分离
1.3.2 动力学分离
1.3.3 平衡分离
1.4 PSA吸附剂
1.4.1 活性炭
1.4.2 碳分子筛
1.4.3 沸石
1.4.4 复合材料
1.5 论文选题目的及意义
第二章 实验部分
2.1 实验原料与试剂
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验试剂
2.2 沸石/活性炭复合材料的制备
2.3 钾离子交换
2.4 铯离子交换
2.5 A型沸石/活性炭复合材料的制备
2.6 样品表征
2.6.1 粉末X射线衍射分析
2.6.2 比表面积和孔体积表征
2.6.3 孔径分布
2.6.4 扫描电子显微镜
2.6.5 红外光谱（IR）分析
2.6.6 甲烷和氮气等温线的测定
2.6.7 吸附热计算
第三章 钾交换对复合材料气体吸附性能的影响
3.1 引言
3.2 元素分析
3.2.1 碳含量的测定
3.2.2 沸石成分的测定
3.3 X射线衍射分析
3.4 红外光谱测定
3.5 孔结构表征
3.6 甲烷和氮气的吸附性能测定
3.6.1 298K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
3.6.2 273K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
3.7 吸附热
3.8 小结
第四章 铯交换对复合材料气体吸附性能的影响
4.1 引言
4.2 元素分析
4.2.1 碳含量的测定
4.2.2 沸石成分的测定
4.3 X射线衍射分析
4.4 红外光谱测定
4.5 扫描电镜表征
4.6 孔结构表征
4.7 甲烷和氮气的吸附性能测定
4.7.1 298K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
4.7.2 273K下甲烷和氮气吸附等温线的测定和拟合分析
4.8 小结
第五章 A型沸石/活性炭复合材料的制备及甲烷/氮气吸附分离性能的研究
5.1 引言
5.2 X射线衍射分析
5.3 扫描电镜表征
5.4 孔结构表征
5.5 CH_4和N_2吸附性能测试
5.6 吸附热
5.7 小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
硕士期间学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]AC/X-G吸附剂的制备及CH4/N2吸附分离性能[J]. 张冬梅,程文萍,张明胜,崔杏雨,马静红,李瑞丰. 化工学报. 2016(06)
[2]X沸石/活性炭孔结构对CH4/N2分离的影响[J]. 薛彩龙,程文萍,崔杏雨,马静红,李瑞丰. 煤炭转化. 2015(03)
[3]以内蒙古地区的高铝煤矸石为原料合成4A分子筛[J]. 马兆菲,白杰,李春萍,张永锋,江宇. 化工进展. 2013(03)
[4]炭分子筛的结构和表面性质对其吸附分离CH4/N2和CO2/N2的影响[J]. 张薄,辜敏,鲜学福. 功能材料. 2012(20)
[5]煤基碳分子筛的制备及CH4/N2分离性能研究[J]. 张进华,车永芳,李兰廷,梁大明,段超,何正刚. 洁净煤技术. 2011(02)
[6]煤矸石制备4A分子筛工艺研究[J]. 许红亮,程维高,李牧,郭辉,王海龙,陈德良,卢红霞,张锐. 非金属矿. 2011(02)
[7]开发非常规天然气是利用低碳资源的现实最佳选择[J]. 胡文瑞. 天然气工业. 2010(09)
[8]煤矿区煤层气低温分离液化工艺功耗分析[J]. 陶鹏万. 中国煤层气. 2009(01)
[9]活性炭的表面含氧官能团及其对吸附影响的研究进展[J]. 孟冠华,李爱民,张全兴. 离子交换与吸附. 2007(01)
[10]低温法浓缩煤层气中的甲烷[J]. 陶鹏万,王晓东,黄建彬. 天然气化工. 2005(04)
博士论文
[1]煤层气提浓耦合工艺及优化[D]. 张高博.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]X沸石/活性炭复合材料在煤层气中CH4/N2分离的应用研究[D]. 张明胜.太原理工大学 2015
[2]变压吸附回收乙烯（乙烷）的实验与模拟[D]. 何东荣.天津大学 2009
[3]真空脱附和变压吸附处理挥发性有机气体的实验研究及其过程模拟[D]. 秦映心.中南大学 2009
[4]改性煤变压吸附浓缩煤层气中甲烷的研究[D]. 张福凯.重庆大学 2005
本文编号：3680191
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3680191.html