CaO耦合掺氮生物炭对NO/CO2协同吸附机理研究

洁净煤技术
网络首发时间：2024-06-18 13:03:18

作者

花昌豪王莹陈萍顾明言汪辉春
单位

安徽工业大学能源与环境学院
摘要

高效吸附剂是降低NOx及CO2排放的有效途径之一。该研究以稻壳为原料，通过尿素、CaO改性和活化，采用实验与密度泛函理论计算相结合的方式，探究了不同含氮生物质炭以及CaO耦合掺氮生物质炭对NO、CO2及二者协同吸附性能的影响。实验结果表明，含氮多孔碳以微孔为主，其尿素掺混量一定时，可以促进生物炭孔隙的形成。其中BC1-2比表面积可达1491.30 m2/g，微孔率达72.5%。理论计算结果表明，在生物炭中引入含氮基团对NO和CO2吸附有着提升作用。其中，在各含氮官能团中，N-5官能团对NO和CO2吸附作用最为明显。含吡咯氮生物炭(CN-5)对NO及CO2吸附较纯生物质炭吸附能分别提升143.88%和13.75%。CaO的耦合进一步增加了N-5基团对气体吸附特性的影响，CaO/CN-5较对NO及CO2吸附能较CN-5提升了5倍以上。CaO和CN-5的耦合对NO/CO2共吸附具有协同促进作用。CaO/CN-5对NO/CO2共吸附能较BC、CN-5、CaO/BC分别高出514.97kJ/mol、502.58kJ/mol、35.7kJ/mol。吸附量结果同样表明，增加含吡咯氮生物炭(CN-5)更有利于气体吸附，CaO耦合CN-5可进一步增加生物炭对气体吸附能力。273K时，CaO/CN-5体系对NO及CO2的吸附量分别达到6.342mmol/g和7.666mmol/g，较CN-5吸附体系分别提升了2.16%和23.49%。
关键词

生物质炭吡咯氮 CaO NO CO2" data-show="keyboard">2"name="keyword">CO2 协同吸附
文章目录

0 引言
1 材料制备和测试方法
1.1 掺氮生物炭制备
1.2 物化特征测试
1.3 理论计算方法和模型
2 结果与分析
2.1 BC1-y的BET分析
2.2 BC1-y的XPS分析
2吸附测试'>2.3 CO2吸附测试
2在含氮生物质炭及CaO耦合含氮生物质炭的吸附量计算与分析'>2.6 CO2在含氮生物质炭及CaO耦合含氮生物质炭的吸附量计算与分析
2.6.1吸附量的计算
2.6.2吸附量的分析
2协同吸附能结果'>2.7 不同改性生物炭表面对NO/CO2协同吸附能结果
3 结论