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烟煤制备成型活性炭及其PSA浓缩CH_4/N_2中CH_4的性能研究

辜敏 , 刘克万 , 鲜学福 , 曾来 , 姚伟静

功能材料

以重庆烟煤为原料,采用碳化-活化-气相沉积工艺制备了变压吸附(PSA)浓缩CH_4/N_2中CH_4用的成型活性炭,考察了制备工艺条件对活性炭浓缩CH_4/N_2中CH_4效果的影响.用低温液氮吸附方法对活性炭的孔结构进行了表征.实验结果表明,制备的成型活性炭在单循环五步PSA过程的抽真空步骤可使CH_4的浓度较原料气提高20.0%(体积分数)左右.对浓缩效果为20%(体积分数)的AC-1活性炭进行了表征,其BET比表面积为580m~2/g,微孔孔容为0.14cm~3/g,孔径分布主要集中在2.0~4.0nm.

关键词: 成型活性炭 , 烟煤 , CH_4 , CH_4/N_2 , 浓缩 , 变压吸附(PSA)

碳分子筛的微结构表征

刘克万 , 辜敏 , 林文胜 , 鲜学福 , 曾来

材料科学与工程学报

综述了国内外表征碳分子筛(CMS)微结构包括微孔结构、表面形态与形貌的主要方法.详细介绍了表征CMS微孔结构所借助的主要吸附理论模型的特点及其在解析CMS微孔结构的应用情况,分析了各种模型的优势与不足.同时,还对红外光谱、X射线衍射与扫描电子显微镜技术在CMS表面形态及形貌表征的的应用进行了讨论.

关键词: 碳分子筛 , 表征 , 微孔结构 , 表面形态与形貌

无烟煤制备颗粒活性炭及其PSA分离CH_4/N_2性能

辜敏 , 刘克万 , 鲜学福 , 冯砚艳

材料科学与工艺

为高效利用矿井煤层气,以重庆无烟煤为原料,采用简单的空气预氧化-碳化工艺制备了变压吸附(PSA)分离CH4和N2混合气体(CH4/N2)所用的颗粒活性炭(GAC)吸附剂,采用穿透和PSA实验研究了制备工艺条件对GAC分离CH4/N2的效果及其影响,利用低温液氮吸附和透射电镜(TEM)方法对GAC进行孔结构表征,利用傅立叶红外(FTIR)方法进行表面性质的表征.结果表明:在适宜条件范围制备的GAC对低浓度CH4的CH4/N2分离效果较好;采用单循环五步PSA过程可使CH4的体积分数较原料气提高20%~30%;制备的GAC孔结构以微孔为主,对CH4/N2的选择性高的有效孔径占较大比例,其表面形成的含氧官能团有利于CH4/N2分离.

关键词: 颗粒活性炭 , 无烟煤 , CH4/N2 , 分离 , CH4 , 变压吸附

变压吸附分离CH_4/N_2的分子筛吸附剂进展

刘克万 , 辜敏 , 鲜晓红

材料导报

综述了国内外变压吸附(PSA)分离CH_4/N_2所采用的分子筛吸附剂,包括沸石分子筛(ZMS)与碳分子筛(CMS)的研究和应用状况;介绍了ZMS和CMS的种类及其PSA分离CH_4/N_2的原理和效果;详细阐述了不同种类ZMS的组成、孔结构与其PSA分离CH_4/N_2效果之间的关系;分析了各种不同分子筛PSA分离CH_4/N_2中的优势与不足.具有动力学分离效应的分子筛型吸附刺在分离CH_4/N_2的PSA过程中具有能耗费用低、分离效果较好的优势,因此加强其研发将是今后的发展趋势.

关键词: 分子筛 , 沸石分子筛 , 碳分子筛 , CH_4/N_2 , 分离 , 变压吸附

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