咖啡渣成型制备生物质炭及其CH4/N2分离性能

作者：高雨舟; 徐爽; 王成通; 张雪洁; 刘汝帅; 陆安慧^*

来源：新型炭材料(中英文), 2022, 37(06): 1145-1153.

• 咖啡渣
• 成型
• 多孔炭
• CH4/N2分离

本文以咖啡渣为原料，硅酸钠为黏结剂和造孔剂，通过挤条成型技术制备柱状炭前驱体，经高温炭化活化和碱洗除硅，获得高强度柱状多孔炭吸附剂(CGCs)，研究其CH4/N2的吸附分离性能。红外光谱分析结果显示9wt%硅酸钠溶液与原料质量比为1.5的样品CGC-1.5含有丰富的含氧官能团。CGCs的比表面积和孔容积随着前驱体中硅酸钠含量的增加而增大，其中CGC-1.5的比表面积为527 m2·g-1，总孔容为0.33 cm3·g-1。氮吸附等温线和CO2吸附等温线分析结果表明CGCs含有丰富的微孔、介孔以及大孔(个别样品)，微孔主要集中在0.48 nm左右。在298 K和0.1 MPa条件下CGC-1.5对CH4的平衡吸附量为0.87 mmol·g-1,CH4/N2 (3/7)的IAST分离选择性达到10.3，优于多数生物质基多孔炭固体吸附剂和晶态材料。双组份动态穿透测试结果证实该材料在常压和加压条件均具有优异的CH4/N2动态分离性能，298 K时0.11 MPa和0.5 MPa条件下的动态选择性分别达到10.4和17.9，经10次吸-脱附循环测试，吸附量保持不变。CGC-1.5的机械强度高达123 N·cm-1，具有潜在的工业应用前景。

• 单位
  大连理工大学; 精细化工国家重点实验室