活性炭吸附正丁烷氣體性能，在這里介紹了一種新型的吸附劑設(shè)計(jì)技術(shù)，用于碳罐內(nèi)活性炭改進(jìn)對(duì)正丁烷氣體的吸附性能。 測(cè)試了兩種活性炭生產(chǎn)復(fù)合吸附劑并通過(guò)測(cè)量丁烷的吸附等溫線和孔結(jié)構(gòu)特征來(lái)評(píng)估性能。該在0.1重量%硅酸鈉溶液濃度下制備的吸附劑的基于體積的吸附量，是原始活性炭(AC1和AC2)的1.04和1.53倍。 復(fù)合材料的堆積密度吸附劑隨著硅酸鈉溶液濃度的增加而增加。

　　汽車是碳?xì)浠�合物排放的主要�?lái)源。 揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)汽油蒸發(fā)排放是臭氧前體，因此對(duì)地面臭氧有貢獻(xiàn)。該汽油的主要揮發(fā)性成分是烴，如正丁烷，戊烷和丙烷。 這些當(dāng)車輛長(zhǎng)期停放時(shí)，碳?xì)浠�合物被外部空氣的熱量蒸發(fā)并且在加油期間也從燃料箱排出。 已知這些揮發(fā)性燃料氣體具有對(duì)人體有毒害作用。 出于這個(gè)原因，燃料排放法規(guī)已經(jīng)被引入控制和調(diào)節(jié)這些組件的排放。 碳罐是蒸發(fā)排放物控制裝置，以防止氣體吸附從汽油箱釋放蒸發(fā)燃?xì)饣钚蕴俊?/p>

　　隨著對(duì)汽油車尾氣排放的嚴(yán)格控制，碳罐性能是緊迫而關(guān)鍵的問(wèn)題。 特別是吸附能力罐中使用的活性炭的改進(jìn)是關(guān)鍵問(wèn)題之一。

　　為了提高碳罐的性能，有些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)計(jì)算揭示了吸附氣濃度差引起的氣體擴(kuò)散行為在碳填充床中通過(guò)數(shù)值計(jì)算來(lái)估計(jì)氣體擴(kuò)散。 普通活性炭吸附這類氣體容易導(dǎo)致孔隙堵塞，需要開(kāi)發(fā)出難以堵塞的活性炭和能夠有效吸附汽油蒸汽的2.5〜4nm孔隙活性炭。

　　但上述研究是關(guān)于耐久性的改進(jìn)，吸附能力的研究改善不大。 在這項(xiàng)研究中，我們重點(diǎn)研究吸附劑的吸附能力，并提出了一種新型的吸附劑設(shè)計(jì)技術(shù)，用于復(fù)合吸附劑的改進(jìn)活性炭罐的蒸發(fā)蒸氣吸附性能。 要有一個(gè)合理的設(shè)計(jì)和制造方法是本文開(kāi)始的目的。 在這個(gè)過(guò)程中，復(fù)合吸附劑是通過(guò)浸漬活性炭在活性炭的孔隙中合成硅膠后制備在硅酸鈉溶液中的碳。 并通過(guò)測(cè)量吸附來(lái)評(píng)估性能作為蒸發(fā)燃料氣體和孔結(jié)構(gòu)的主要組分的正丁烷氣體的等溫線。

　　兩種活性炭(AC1：比表面積1950m2/g和AC2：具體表面面積：1190平方米/ g，每個(gè)粒徑調(diào)整在約100μm))，具有不同的孔分布被使用。 如圖1所示，AC1的孔隙廣泛地從中孔發(fā)展到大孔。該AC2主要以微孔形式存在。 兩者的性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)特征吸附劑如表1所示。如表1所示，兩種活性炭具有較高的比活度表面積被使用。

　　圖1.原始樣品的孔分布

　　程序和評(píng)估方法

　　浸漬親水性二氧化硅的方案如圖2所示。浸漬方案圖2顯示了親水性二氧化硅。類似的方法用于浸漬二氧化硅活性炭。 為防止活性炭中硅酸的溶解，中和硅酸鈉工藝分為兩個(gè)階段：1)活性炭浸漬a足量的硅酸鈉并干燥，然后加入2)硫酸。二氧化硅單體由硅酸鈉和硫酸通過(guò)以下反應(yīng)制備：

　　Na 2 O·3.3SiO 2 + H 2 SO 4 + 5.6H 2 O→3.3SiO(OH)4 + Na 2 SO 4

　　在加熱和老化之后，發(fā)生以下脫水縮合反應(yīng)：

　　2SiO(OH)4→(OH)3 Si-O-Si(OH)3 + H 2 O.

　　這些過(guò)程在活性炭的孔隙表面上形成了粘附的二氧化硅層。

　　浸漬溫度設(shè)定在25℃，這是最好的溫度。 樣品制成各種實(shí)驗(yàn)條件(硅酸鈉溶液濃度為0.1 10wt%，浸漬〜時(shí)間為1 48h)。 吸附性能通過(guò)吸附等溫線，孔徑分析來(lái)評(píng)估表面觀察和包裝密度。 孔隙結(jié)構(gòu)特征及其堆積密度樣品通過(guò)25℃下的水蒸氣吸附等溫線和15℃的氮?dú)馕�附法�?表面積通過(guò)(BET)方法獲得。 孔體積是由水蒸氣吸附等溫線的結(jié)果計(jì)算。 通過(guò)a觀察吸附劑的外觀SEM-EDX(掃描電子顯微鏡和能量色散X射線光譜儀。

　　二氧化硅浸漬活性炭的SEM-EDX圖像

　　顯示了活性炭1原始樣品和活性炭1的1wt%二氧化硅浸漬的碳的SEM-EDX圖像圖2在EDX照片中，二氧化硅顯示為紅色部分。 正如所顯示的圖片，我們可以找出在活性炭1的原料碳中存在二氧化硅，可以確定主要的碳元素。 二氧化硅的存在可以在活性炭1的1wt%二氧化硅浸漬的活性炭?jī)?nèi)觀察到。 特別是在10重量%條件下，紅色部分增加，可以觀察到大量的二氧化硅。 根據(jù)結(jié)果以上，可以確認(rèn)在活性炭孔內(nèi)添加二氧化硅。 總結(jié)一下，當(dāng)硅酸鈉溶液濃度高，硅酸鈉分子很容易滲入活性炭微孔。

　　二氧化硅浸漬活性炭的正丁烷吸附等溫線

　　在鈉的條件下從活性炭1獲得的樣品的正丁烷吸附等溫線硅酸鹽溶液0.1%，1%，10%，浸漬時(shí)間48h，見(jiàn)圖3那些原料活性炭。 即使在較低的壓力環(huán)境下，我們也可以看到大量的丁烷吸附。 當(dāng)硅酸鈉溶液濃度為1wt%時(shí)，正丁烷的吸附量在0.4的相對(duì)壓力下比原始碳增加最多1.07倍。 幾時(shí)0.1wt%時(shí)，正丁烷的吸附量最多比原活性炭提高了1.04倍。 當(dāng)它是10wt%，正丁烷的吸附量比原始活性炭減少最多17%。在其他浸漬條件下也觀察到類似的趨勢(shì)，甚至對(duì)于所示的活性炭2也是為0.1wt%時(shí)，正丁烷的吸附量最多增加了1.53倍。

　　圖2.活性炭1(左)和活性炭1 + 1wt%(右)的SEM-EDX圖像

　　圖3.在25℃，活性炭1的正丁烷的吸附等溫線

　　活性炭在0.4的相對(duì)壓力下。 當(dāng)它是1wt%時(shí)，正丁烷的吸附量增加了最多是原料碳的1.11倍。 當(dāng)它為10wt%時(shí)，正丁烷的吸附量減少比原始碳高出7%。根據(jù)上述結(jié)果，當(dāng)硅酸鈉溶液的條件是0.1和1wt%分別可以說(shuō)，正丁烷對(duì)二氧化硅浸漬碳的吸附性能較大比法碳。

　　為提高碳罐活性炭的正丁烷吸附性能，復(fù)合吸附劑通過(guò)將二氧化硅浸漬到活性炭的孔中來(lái)進(jìn)行。該得出以下結(jié)論。

　　1)在硅酸鈉溶液中制備的吸附劑的基于體積的吸附量0.1wt%濃度和48h浸漬時(shí)間分別是原料的1.04和1.53倍活性炭。

　　2)在硅酸鈉溶液中制備的吸附劑的基于體積的吸附量0.1wt%濃度和48h浸漬時(shí)間分別是原料的1.04和1.53倍活性炭。 基于體積的吸附量下降在10wt%硅酸鈉溶液濃度和48h浸漬條件下。

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