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)計技術(shù)，用于碳罐內(nèi)活性炭改進(jìn)對正丁烷氣體的吸附性能。 測試了兩種活性炭生產(chǎn)復(fù)合吸附劑并通過測量丁烷的吸附等溫線和孔結(jié)構(gòu)特征來評估性能。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�合物排放的主要來源�?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)車輛長期停放時，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)性燃料氣體具有對人體有毒害作用。 出于這個原因，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)鍵問題之一。

　　為了提高碳罐的性能，有些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)計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數(shù)值計算來估計氣體擴(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。 要有一個合理的設(shè)計和制造方法是本文開始的目的。 在這個過程中，復(fù)合吸附劑是通過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。 并通過測量吸附來評估性能作為蒸發(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〜時間為1 48h)。 吸附性能通過吸附等溫線，孔徑分析來評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25℃下的水蒸氣吸附等溫線和15℃的氮?dú)馕�附法�?表面積通過(BET)方法獲得。 孔體積是由水蒸氣吸附等溫線的結(jié)果計算。 通過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內(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%，浸漬時間48h，見圖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，正丁烷的吸附量在0.4的相對壓力下比原始碳增加最多1.07倍。 幾時0.1wt%時，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，甚至對于所示的活性炭2也是為0.1wt%時，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的相對壓力下。 當(dāng)它是1wt%時，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，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，正丁烷對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)合吸附劑通過將二氧化硅浸漬到活性炭的孔中來進(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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