活性炭浸漬雙金屬對(duì)硫化氫的吸附解吸性能

　　生物能源可分為三類：生物燃料、沼氣和固體生物質(zhì)。在一致和可預(yù)測(cè)的生產(chǎn)率方面，由生物質(zhì)產(chǎn)生的沼氣比風(fēng)能、太陽(yáng)能和其他可再生能源具有優(yōu)勢(shì)。為了使用甲烷作為新能源，硫化氫氣體是必須要解決的問(wèn)題。因此，本研究的目的是使用活性炭、金屬醋酸鹽、金屬氧化物和堿性復(fù)合氫氧化鉀表面改性的雙金屬活性炭在低溫下對(duì)硫化氫的吸附性能。

　　活性炭的表征分析

　　活性炭與雙金屬吸附劑的吸附性能，在本研究中用雙金屬浸漬的方法在化學(xué)品中，制備了ZnAc2與金屬氧化物(ZnO或TiO2)和堿性化合物(KOH)的混合物。然后使用SEM-EDX、BET、TGA和FTIR分析對(duì)合成的吸附劑進(jìn)行表征。隨后在吸附柱中用硫化氫氣體對(duì)合成的吸附劑進(jìn)行實(shí)際吸附測(cè)試。SEM-EDX分析在圖1顯示了雙金屬活性炭和單金屬活性炭的形態(tài)圖像，放大倍率為2.5Kx，在2微米尺度上。觀察到吸附劑表面的形態(tài)具有模糊或白色的成分。模糊或白色的成分是浸漬過(guò)程產(chǎn)生的活性炭表面的預(yù)期化學(xué)成分分布。

　　圖1：活性炭雙金屬浸漬吸附劑的SEM形態(tài)圖像，比例放大2.5Kx(2μm)。(a)ZnAc2/ZnO/活性炭，(b)ZnAc2/KOH/活性炭，(c)ZnAc2/TiO2/活性炭，(d)ZnAc2/活性炭。

　　硫化氫氣體吸附-解吸實(shí)測(cè)

　　實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖2所示，吸附測(cè)試在環(huán)境條件(T=30℃)下進(jìn)行，進(jìn)料濃度(5000ppm硫化氫在氮?dú)庵邢♂?、流速(5.5L/秒)和絕對(duì)壓力(1.5bar)保持不變?cè)谡麄�(gè)吸附過(guò)程中保持不變。在將硫化氫氣體送入吸附系統(tǒng)之前，將100克活性炭裝入柱中。根據(jù)環(huán)境安全的要求，出口硫化氫濃度保持恒定在5ppm。使用便攜式分析儀記錄所有釋放硫化氫的輸出濃度。接下來(lái)，每種吸附劑最多可用于三個(gè)吸附-解吸循環(huán)。對(duì)于每次解吸的吸附劑再生，該過(guò)程在三種不同的鼓風(fēng)機(jī)溫度下變化：50℃、100℃和150℃。每個(gè)溫度對(duì)下一個(gè)循環(huán)的吸附都有顯著影響。解吸過(guò)程的溫度條件的選擇對(duì)于獲得最佳的硫化氫氣體吸附和在幾個(gè)吸附-解吸循環(huán)中穩(wěn)定吸附劑非常重要。

　　圖2：硫化氫氣體吸附-解吸實(shí)際測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置。

　　通過(guò)選擇合成吸附劑對(duì)硫化氫氣體的吸附效果產(chǎn)生了如圖3所示的吸附曲線。這些吸附曲線也與使用浸漬活性炭和原活性炭實(shí)現(xiàn)的吸附進(jìn)行了比較。我們發(fā)現(xiàn)吸附趨勢(shì)呈指數(shù)增長(zhǎng)，形成S曲線。突破時(shí)間被確定為硫化氫濃度達(dá)到1ppm(突破濃度)和飽和濃度達(dá)到幾乎5000ppm的值所用的時(shí)間。與其他雙金屬活性炭吸附劑相比，ZnAc2/ZnO/活性炭吸附劑的吸附表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。雙金屬活性炭吸附劑的合成表現(xiàn)出良好的性能，與ZnAc2/活性炭和原活性炭相比，硫化氫的吸附增加了30.2-45.8%和85.9-89.1%。因此，采用這種浸漬方法的活性炭表現(xiàn)出的高吸附增強(qiáng)了硫化氫吸附能力。

　　圖3：硫化氫曲線隨時(shí)間變化的相對(duì)濃度。

　　溫度度對(duì)解吸的影響

　　吸附-解吸方法用于確定所有活性炭吸附劑通過(guò)飽和吸附劑再生的吸附量。我們對(duì)再生過(guò)程的三個(gè)溫度(解吸溫度)進(jìn)行了檢查50、100和150℃，結(jié)果表明，這些吸附劑中的每一種都在第一個(gè)再生循環(huán)中表現(xiàn)良好。這可能是由于吸附劑表面的孔隙具有大量活性位點(diǎn)。然而，在第二個(gè)循環(huán)中，在第一個(gè)循環(huán)的解吸過(guò)程之后，高溫(150℃)表現(xiàn)出比低溫(50℃和100℃)更有利的吸附性能。對(duì)于第三個(gè)循環(huán)后會(huì)進(jìn)一步下降，當(dāng)解吸過(guò)程中使用低溫(50℃)時(shí)，ZnAc2/ZnO/活性炭吸附劑在隨后的循環(huán)中的吸附-解吸性能不太有利，在第二個(gè)循環(huán)中降低了46.7%，在第三個(gè)周期再增加26.0%。然而，ZnAc2/TiO2/活性炭和ZnAc2/KOH/活性炭的低溫吸附過(guò)程優(yōu)于高溫吸附過(guò)程，第二循環(huán)的吸附容量降低了37.1%和23.3%。第三個(gè)循環(huán)顯示這幾種活性炭減少了21.0、19.3和33.1%。發(fā)現(xiàn)從第一個(gè)到第三個(gè)循環(huán)的總體下降為60.9%。可以得出結(jié)論，雙金屬浸漬活性炭吸附劑比其他吸附劑能實(shí)現(xiàn)更高的硫化氫氣體吸附。然而，為了再生這種吸附劑，需要提高吸附溫度。相比之下，另外兩種吸附劑在低于150℃的溫度下表現(xiàn)出更好的磨料循環(huán)性能。

　　使用過(guò)的活性炭分析

　　SEM-EDX分析在圖4顯示了吸附過(guò)后幾種活性炭的形態(tài)圖像，放大倍率為2.5Kx，尺寸為2微米。圖像顯示，與雙金屬浸漬活性炭吸附劑相比，原活性炭和單金屬浸漬的形態(tài)表現(xiàn)出清晰光滑的表面。如圖所示，在吸附劑表面可以觀察到一種化學(xué)混合物，呈模糊或白色組合物的形式，這被認(rèn)為是由用于活性炭結(jié)垢的化學(xué)物質(zhì)引起的。然而，SEM圖像無(wú)法提供有關(guān)吸附劑表面元素濃度的定量信息。因此，還進(jìn)行了EDX分析以研究吸附劑表面上元素的濃度。

　　圖4：(a)ZnAc2/ZnO/活性炭、(b)ZnAc2/活性炭和(c)原活性炭吸附劑在不同解吸溫度下的2.5Kx放大倍率和2微米尺度的SEM顯微照片。

　　活性炭浸漬雙金屬對(duì)硫化氫的吸附解吸性能，總之對(duì)于使用雙金屬浸漬活性炭的吸附過(guò)程，最佳地確定了吸附硫化氫的潛在吸附劑。ZnAc2/ZnO/活性炭吸附劑被確定為具有更高的吸附容量，在解吸操作溫度下，在吸附-解吸過(guò)程的三個(gè)循環(huán)中容量150℃的條件下總體下降51.1%。盡管超過(guò)三個(gè)吸附-解吸循環(huán)，但使用ZnAc2/ZnO/活性炭的吸附在進(jìn)一步吸附中仍被認(rèn)為是良好的。然而，這種吸附劑的使用在低溫下不太合適，例如50℃。然而，低溫被確定為產(chǎn)生有利的其他浸漬的活性炭的吸附性能，但在150℃下吸附能力仍無(wú)法與ZnAc2/ZnO/活性炭的效率相匹配。因此，我們的分析支持了這種吸附能力，這表明氧和水分含量的存在肯定會(huì)增強(qiáng)硫化氫的吸附能力。此外，較高的解吸操作溫度可以提高表面性能，有利于下一個(gè)吸附循環(huán)的性能。

本文鏈接：http://m.ks211.cn/hangye/hy1123.html

查看更多分類請(qǐng)點(diǎn)擊：公司資訊    行業(yè)新聞    媒體報(bào)導(dǎo)    百科知識(shí)