多孔硅材料对co2的吸附研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20111100092硕士学位论文类别：全日制硕士研究生题目：多孔硅材料对CO2的吸附研究英文题目：StudiesonAdsorptionofCO2onPolyporousSilicateMaterial研究生：燕艺楠学科名称：化学工程与技术指导教师：张建斌教授二○一四年六月万方数据万方数据万方数据万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文摘要人类活动排放大量CO2引发的环境问题已成为全球关注的焦点。要达到CO2减排的目的，除了提高能源利用率、开发可再生能源等方法外，CO2的捕获与封存技术(CCS)既兼顾了能源供给安全又可实现温室气体减排，已成

2、为碳减排最有潜力的方法。工业中用来捕集气体中CO2的技术主要有吸附法、吸收法、低温蒸馏法和膜分离法等。其中，吸附法因具有能耗低、操作灵活等优点，在CO2捕集领域得到广泛的研究和应用。本论文主要采用多孔硅材料为CO2吸附剂，研究了吸附法捕集气体中CO2的过程。主要研究内容为以下四部分：(1)多孔硅材料化学组成和结构的探究。以X射线衍射光谱仪、扫描电子显微镜、红外光谱仪及同步热分析仪对多孔硅材料进行表征。结果表明，多孔硅材2++2+料主要由O、Ca、Si、C、Na、Mg和Al7种元素组成，并以Ca、Na、Mg、3+2-2-Al、SiO3和CO3等离子形式存在，材料还含有一定量的吸附

3、水和结晶水。同时，该多孔硅吸附材料是一种不具有固定晶型的非晶态物质、比表面积大（117.122m/g）、介孔结构丰富、呈蜂窝状，这些结构特性均为CO2气体的吸附提供了可能性。(2)CO2/N2吸附基础研究。使用吸附法，对不同CO2/N2混合气体流速、不同吸附温度下多孔硅材料对CO2的吸附性能进行考察。发现在50℃、CO2/N2混合气体流速为95mL/min时，多孔硅材料对CO2的吸附容量可达8.67mg/g，循环17次后吸附性能依然稳定。实验结果表明多孔硅材料具有良好的吸附性能，吸附量随温度的升高而下降、随混合气体流速增加而降低。(3)将多孔硅材料对CO2的吸附性能与市售活性炭

4、以及硅藻土进行对比，进一步证明了多孔硅材料作为新型吸附剂捕集CO2的可行性。(4)以X射线衍射光谱、扫描电子显微镜、红外光谱和比表面积及孔径分析为手段，探索多孔硅材料对CO2的吸附机理，初步证明了多孔硅材料对CO2的的捕集以物理吸附作用为主。多孔硅材料具有较高的CO2吸附容量。通过优化吸附条件、改性提高吸附剂的吸附性能等方法，多孔硅材料有望成为大规模捕集烟道气中CO2的新型吸附剂。关键词：二氧化碳（CO2）；多孔硅材料；吸附法；穿透曲线；吸附机理万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractTheemissionofCO2intoatmosphereduetocombust

5、ionoffossilfuelshasemergedasanimportantenvironmentalproblem.Thekeyofthisproblemcanbeachievedbyincreasingenergyefficiency,anduseofrenewablesourcesforenergyproduction.OnesuggestedwayofsecuringenergysupplyandenvironmentalprotectioncanbeachievedbyCO2captureandstorage(CCS).Thereareseveraltechniqu

6、eswhichcanbeemployedtoremoveCO2fromindustrialstreams:absorption,membranes,cryogenicseparations,andadsorption.CaptureofCO2byadsorptionmethodfromfluegasesofpowerplantswasconsideredfrequentlyinrecentworks.Thismethodcanpresentoperatingflexibility,energyefficiencyandlowcapitalinvestment.Inthiswor

7、k,polyporoussilicatematerialwasemployedastheselectiveadsorbenttoinvestigatetheCO2capturefromfluegas.Themaincontentsincludefourpartsasfollows:(1)Toknowthechemicalcharacteristicsofpolyporoussilicatematerial.Inthiswork,thepolyporoussilicatematerialwas