活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭增强二氧化碳吸附，我们尝试使用三种化学试剂即硝酸，硝酸钙和乙酸钙来实现活性炭增强的二氧化碳选择性吸附。在干相处理中，微孔椰壳活性炭表现出比煤基更高的二氧化碳容量。然而，在湿相预处理后，改性的椰壳活性炭样品表现出较低的二氧化碳吸附效率。

　　物理工艺和化学改性的不同一直影响着活性炭的使用，随着二氧化碳普遍被人认为是全球变暖的原因，对其产生源头的减少和遏制，以减轻它对气候的影响 。有效的吸附二氧化碳和储存是我们应该思考的问题。已经有消息在各种条件下使用不同制剂制备的活性炭来吸附二氧化碳。本质上，交流电通过物理吸附吸附液体的潜力很大，凭借其强烈发展的孔结构获得极高的表面积。然而，二氧化碳在我们环境中浓度不是很高，即约0.04-0.3%和4-15%(发电站的烟气)，用于分别的室内和室外，因此制得的或经修饰的活性炭对二氧化碳的选择性吸附决定了它的适用于环境的使用。

　　已经试验了在活性炭胺化之前的干相预氧化的效果，发现通过化学吸附促进二氧化碳的选择性，即使浸渍方法经常导致由于堵塞和变形而导致的纯二氧化碳吸附能力降低的微孔。HNO 3是已被证明是有效的湿氧化剂在活性炭上诱导大量表面氧官能团(SOF)的矿物浸渍剂之一[。然而，如果这种能力是基于酸度(H +)或硝酸盐的氧化电位。而且，还没有工作报道过使用SOF来增强胺化，通过产生对酸性气体如二氧化碳具有显着亲和力的特定表面氮官能团(SNF)。

　　二氧化碳吸附测试

　　所制备的活性炭最终测试是测定二氧化碳吸附能力。在室温下，使用一些仪器能够测量绝对吸附容量(q abs)，即从0到 1atm的低于正常的压力，因为在测量之前将样品排出到真空状态，而使用TGA来确定在环境压力下的吸附容量(q amb)。对于环境适用性，进行选择性测试以确定高(10%)和低(0.3%)二氧化碳水平的吸附效率。二氧化碳分别被调节为模拟室外和室内空气。在选定的样品上进行二氧化碳在120 ℃的等压解吸，以估计二氧化碳解吸的速率和缓解。

　　下图显示了改性活性炭的微孔尺寸分布。随着孔隙变宽，椰壳活性炭的平均孔径由于HNO 3而增加，而Ca(NO 3)2则减少。然而，煅烧表现出最大的孔径减小，因为 形成平均尺寸为0.4nm的更窄的微孔。煅烧样品显示在比那些胺化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。这可能是由于在相邻孔壁上形成更多的CaO，导致孔隙空间减少。

　　图1。制备的活性炭吸附剂的微孔尺寸分布。

　　二氧化碳吸附的评估

　　采用纯二氧化碳吸附容量，高低选择性来评价两种碳热处理前处理效率。

　　吸附能力

　　由于吸附剂和吸附剂之间的表面化学相互作用变得不那么显着，而在大气压力下测量的q amb将表现出对吸附剂表面化学性的一些依赖性，所以q abs主要取决于测试样品的微孔分布。图4显示了两种测量的吸附容量结果，比较了椰壳活性炭与活性炭的样品。

　　椰壳活性炭是主要为微孔(具有较高V 微 / V Ť)和更窄的微孔，表现出较高的q 绝对值比煤质活性炭高，而不管样品改性处理。这些结构性质差异的显着性在热处理时变得更明显，特别是当没有预氧化时进行胺化时。正如预期的那样，q amb的值通常小于q abs的值，这是因为在升高的压力下(在前者中)使得测试样品在二氧化碳进料之前进行脱气，从而增加了二氧化碳的可接近性分子到内部和更窄的微孔。

　　自从全球变暖和室内空气质量监测出现以来，用于环境二氧化碳干法洗涤的低成本，可用且高效的干燥吸附剂的制备已成为研究的主要领域。本工作实验上的集成掺入既含N有机物质并且其已被证明具有对二氧化碳强亲和力无机氧化钙化学吸附。在煤质活性炭上而不是在椰壳活性炭上用含有金属钙的湿润剂进行预处理，可以更好地提高二氧化碳选择性吸附。

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