铝基介孔材料吸附

铝基介孔材料吸附CO2性能研究,汇报人：柴彤学号：10L0151136,研究背景及意义,实验内容,表征结果及实验分析,结论,汇报内容,1.研究背景及意义,极端天气频发,物种灭绝加速,19702010年全球人为排放温室气体年排放量及不同温室气体所占份额,引自二氧化碳捕集、封存和利用技术,骆仲泱著.,常用CO2回收技术,常用吸附剂比较,实验目的及内容,实验目的：制备一种吸附性能好、成本低廉的CO2吸附剂，并复合其他吸附剂研究其复合吸附性能。,实验内容：制备改性有序介孔氧化铝；通过BET、XRD、TEM、IR进行表征；不同条件下的吸附试验测定其吸附性能；再生实验测定其稳定性。,2.实验内容,2.1有序介孔氧化铝(OMA)制备实验,沉淀反应,碳酸铵,煅烧,有序介孔氧化铝(OMA),干燥,硝酸铝,聚乙二醇(模板剂),抽滤洗涤,老化,沉淀反应装置图,超声溶解,3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）,改性有序介孔氧化铝(OMA-APTES),干燥,无水乙醇,有序介孔氧化铝(OMA),抽滤洗涤,搅拌,2.2有序介孔氧化铝改性试验（OMA-APTES）,2.2有序介孔氧化铝改性试验（OMA-PEI）,超声溶解,聚乙烯亚胺(PEI),改性有序介孔氧化铝(OMA-PEI),干燥,无水乙醇,有序介孔氧化铝(OMA),抽滤洗涤,搅拌,3.表征结果及实验分析,3.1表征结果,3.1.1OMA、APTES-OMA和PEI-OMA的XRD谱图,由此图可看出在1附近存在明显的衍射峰，峰强度依次减小，说明改性剂对介孔结构产生一定程度的影响，样品有序性有所下降，但基本保持了改性前的形貌。,(a),(b),(c),比表面积、孔容和平均孔径均减小，但曲线仍呈朗格缪尔型，有H1型迟滞环，表明改性后的OMA仍具有一定的孔道结构，稳定性较好。,H1型迟滞环,3.1.2APTES-OMA和PEI-OMA氮等温吸脱附曲线及孔径分布曲线,3.1.3OMA、APTES-OMA和PEI-OMA的透射电镜图,(a)OMA,(b)APTES-OMA,(c)PEI/APTES-OMA,经过APTES改性后，APTES-OMA继续保持了原有的形貌。经PEI改性后，PEI-OMA样品结构更加致密，边缘部分已无透亮的薄层，但其仍然保持了整齐的“蠕虫”状的孔道结构。,3.1.4OMA、APTES-OMA和PEI-OMA的红外谱图,红外图谱分析可知，在1200cm-1附近出现了C-H的伸缩振动，2900cm-1处为氨基的弯曲振动吸收峰，1053cm-1处是Si-O的伸缩振动吸收峰，说明PEI与APTES已经成功接枝到OMA表面。,吸附试验装置图,1、氮气钢瓶;2、氮气、氧气、二氧化碳混合气钢瓶;3、减压阀;4、干燥器;5、针型阀;6、转子流量计;7、预热器;8、固定床;9、温控仪;10、气相色谱分析仪;11、气相色谱工作站,3.2实验结果分析,3.2.1APTES改性对吸附性能的影响,不同负载量下OMA-APTES对CO2的穿透曲线,不同负载量下OMA-APTES对CO2的吸附量曲线,1.测试条件：称取1gAPTES-OMA，维持40mL/min气流量和75床层温度。,随着APTES负载量的增多，吸附位点变多，吸附量随之增大；当负载量过高时(10wt.%)，引起孔道堵塞，比表面积下降，孔道内扩散降低，吸附剂对CO2的吸附量逐渐减小。可知，最合理的负载量为10wt.%。,2.测试条件：称取1gPEI-OMA，维持40mL/min气流量和75床层温度。,由图吸附效果较好的为看出，负载量10wt.%的OMA-APTES,吸附量为95mg/g。,不同负载量下OMA-PEI对CO2的穿透曲线,不同负载量下OMA-PEI对CO2的吸附量曲线,3.2.1PEI改性对吸附性能的影响,3.2.2复合吸附对吸附性能的影响（混合与分层）,测试条件：维持40mL/min气流量和65床层温度。,不同质量下OMA-对CO2的穿透曲线,不同质量下OMA对CO2的吸附量曲线,比较有序介孔氧化铝复合NaY分子筛进行复合吸附时，两者分层吸附（OMA在上层）的吸附效果优于混合均匀的吸附效果。,由图可以看出：单一吸附剂中有序介孔氧化铝的吸附性能优于NaY分子筛；组合吸附剂的吸附性能要优于单一吸附剂；其中吸附效果较好的为有序介孔氧化铝与NaY分子筛配比为2：1。,测试条件：维持40mL/min气流量和75床层温度。,3.2.2复合吸附对吸附性能的影响（不同配比）,3.3再生性能研究,再生条件：采用真空干燥箱120恒温加热3h。,随着再生次数增加，饱和吸附量略有减小，然后趋于稳定。说明在此再生条件下，改性后吸附剂的再生性能具有较好的稳定性。,3.4有机改性吸附剂与复合吸附剂吸附性能比较,结论,在有机改性实验中负载量为10%的APTES和PEI的吸附效果较好，APTES改性后的吸附效果更佳。最大吸附量可达111.84mg/g。两种改性结果经过4次再生后，吸附效果稳定