CO2吸附量与活性炭孔隙结构线性关系的研究
摘要：以太西无烟煤为原料、硝酸钾为添加剂，将煤粉、添加剂和煤焦油经过充分混合后挤压成条状，在600℃ 下炭化15 min，然后用水蒸气分别在920℃和860℃ 下活化一定时间得到2组活
性炭，测定了CO2吸附等温线，探讨了2组不同工艺剞备的活性炭的CO。吸附量和孔容的关系．以线性相关度R 为指标，对活性炭不同孔径区间的孔容和CO 吸附量进行线性回归分析，并对
分析结果进行显著性检验．结果表明：孔径在3．0～3．5 nm 之间的孔容和COz吸附量之间存在较好的线性关系，其线性相关度R 大．
关键词：活性炭；孔容；CO2吸附量；线性相关度
中图分类号：TQ 424．1 1 文献标识码：A 文章编号：1000—1964(2008)04—0575—04
Research on the Linear Relationship Between Pore Structure
of Activated Carbon and Adsorptive Capacity of CO2
ZHANG Shuang—quan,LUO Xue—ling，GUO Zhe，
DONG Ming-j ian，YUE Xiao—ming
(School of Chemical Engineering and Technology。China University of Mining& Technology，
Xuzhou，Jiangsu 221116，China)
Abstract：The anthracite，additive and tar binder were m ixed and kneaded into a paste． The
paste was extruded and carbonized at 600℃ for 1 5 min。and then the carbonized material was
activated at 900 oC and 860℃ in steam flow for a certain time to prepare the activated·carbon．
The CO2 adsorption isotherms were measured．Linear—regression analysis between the pore vol—
ume of different aperture and CO2 adsorptive capacity was conducted and checked by linear cot—
relation R．The results show that linear relationship between pore volume and CO2 adsorptive
capacity is obvious，and R is the biggest while the aperture of 3．0— 3．5 nm．
Key words：activated carbon；pore volume；CO2 adsorptive capacity；linear correlation
现代经济的发展，使得二氧化碳的应用领域从化工合成、焊接保护、食品添加、消防行业逐渐扩大到医疗、烟草、农业、环境保护等诸多行业．二氧化碳资源丰富，广泛存在于大气、水和岩层中．煤炭、石油和碳酸盐的加工及燃烧过程中，也会产生富含二氧化碳的气体，这些气体大多直接排人大气，既破坏生态环境，又浪费二氧化碳这一资源．此外，在许多化工过程中，混合气体中的二氧化碳是有害成分必须加以脱除．这些过程都涉及二氧化碳与其他气体组分的分离．变压吸附法是近年来快速发展的分离二氧化碳的有效方法[1-43，其关键是高效分离吸附剂一活性炭．
活性炭是多孔型碳质吸附剂，与其它吸附剂相
比，被吸附分子的解吸较为容易，且吸附剂再生时能耗也较低．研究表明[5]，活性炭对二氧化碳的吸附能力与活性炭的常规吸附指标如碘值、亚甲兰值、四氯化碳吸附量、比表面积等没有明确的定量关系，也没有相应的数学模型计算活性炭对二氧化碳吸附量的报道．但影响活性炭吸附量的 主要因素是活性炭的孔容及其分布 ，因此，猜想COz的吸附量与活性炭的孔分布存在某种定量关系．本研究用宁夏太西无烟煤制成活性炭，测定其孔径分布参数，采用线性回归分析法研究活性炭的孔径分布与CO。吸附量的关系．
1 实验材料与方法
实验以山西无烟煤为原料、硝酸钾为添加剂，将煤粉、添加剂和煤焦油经过充分混合后挤压成条状，在600℃下炭化15 min，然后用水蒸气分别在920℃ 和860 oC下活化一定时间得到两组活性炭，分别称为活性炭I(AC工)和活性炭II(ACⅡ)．
CO2吸附等温线美国Quantachrome公司的Autosorb一1一MP型比表面积和孔径分布测定仪测定，各样品的孔容分布由DFT累积孔容图得到，二氧化碳吸附量由吸附等温线得到．测定孔径分布时，首先将样品在300℃ 和高真空下脱气3 h，以纯二氧化碳为吸附质，在0℃ 冰水浴和起始压力为1．0 Pa下进行测定．
2 结果与讨论
2．1 孔径区间孔容与CO 吸附量的关系
2．1．1 活性炭I孔分布与COz吸附量的关系
由DFT法所得各样品孔径分别在0．5～0．8，
0．8- 1．2，1．2～ 1．8，1．8～ 2．2，2．2～ 2．5，2．5～
3．0，3．0-3．5 nm 之间的孔容及CO。
吸附量如表1所示．使用线性回归法对样品上述各孔径范围内的孔容及CO 吸附量进行线性拟合．
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