氮气选择性吸附剂研究

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1、天津大学硕士学位论文氮气选择性吸附剂研究姓名：李冲申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：周理20080601摘要我国煤层气资源丰富，开发利用的意义很大。我国煤层气利用率低主要是由于其中甲烷的浓缩问题没有得到有效解决。吸附法分离甲烷和氮气是一种较为经济合理的方法，目前常用的吸附剂如分子筛、活性炭等都是优先吸附甲烷，为了更为有效地浓缩甲烷，本文尝试开发优先吸附氮气的吸附剂。首先以树脂为原料用含钼化合物对其进行化学改性。用州H4)6M07024改性吸附树脂Hl03，M070246。改性阴离子交换树脂D30l，M00：2+改性阳离子交换树脂D072。其

2、中，改性后的吸附树脂H103对氮气和甲烷的吸附能力差别较大，对甲烷的选择性好，可以选择吸附甲烷用于甲烷和氮气的分离。这几种树脂都不能作为氮气选择性的吸附剂。选择一种比表面积为377Ⅲ2／g的B型硅胶，分别用洲H4)6M07024、H3P04·12M003·30H20、M003、NH4N03和钼蓝对其进行改性。对改性前后的吸附剂进行表征，结果显示，由于负载物阻塞了硅胶内的部分孔道，使其比表面积降低。分别测定室温下氮气和甲烷在各吸附剂上的吸附等温线，结果表明，浸渍比为1：1的钼酸铵改性样品对氮气和甲烷的平衡吸附量接近，与其它吸附剂相比，提高了对氮气的吸

3、附选择性。这是由于钼酸铵中的钼和铵改变了吸附剂微观结构内的势场，从而阻碍了甲烷的吸附，同时促进了对氮气的吸附。针对氮气和甲烷混合气的穿透曲线实验也表明，改性后的吸附剂提高了对氮气的吸附选择性，但仍需进一步改进和提高。关键词：氮气和甲烷的吸附化学改性硅胶树脂钼化合物ABSTRACTOurcountyisrichincoalbedmethane，anditisimportanttoexploitandutilizetheresource．Butconcentratingcoalbedmethaneisatoughjob．Adso叩tionisthemo

4、steconomicaIandreasonablemethodtoseparatemethaneandnitrogen．Mostadsorbentsusedforthispu叩osearemethane巾referedadsorbents．Nitrogen-preferedadsorbentwasstudiedinthisthesisinordertoseparatemethaneandnitrogene仃ectiVely．First，resinwasusedasrawmaCerialandmodinedwithMo-compounds．Adso甲

5、tionresinH103，anionexchangeresinD301andcationexchangeresinD072weremodmedwith(NH4)6M07024，M070246。andM0022+respectively．ThereisanobViousdiH’erencebetweenni仃ogenandmethaneintheiradso叩tioncapabilitiesonadsorptionI．esinHl03modi6ed，andtheadsorbedamountofmethaneonthisadsorbentismuch

6、morethanthatofnitrogen，therefore，thiskindofresincouldbeemployedforseparationofnitrogenandmethaneViaitshighmethaneselectiVi妙．HoweVer，aJlthiskindofresinsisnotnjtrogen—preferedadsorbent．Inadditiont0resins，type-BsilicagelwithBETsurfaceareaof377m2／gwaschosenandmodi行edwith州H4)6M0702

7、4、H3P04‘12M003‘30H20、M003、NHON03andmolybdenumblue．Accordingtothecharacterizationoftheadsorbents，theBETsurfaceareaofadsorbentsmodinedislowerthanthatoforiginalsilicagelsincepanoftheporeswasblockedaRermodincation．Adso叩tionisotheHnsofnitrogenandmethaneontheseadsorbentsweremeasured

8、atroomtemperature．Accordingtotheseisothernls，modincationwith(