甲烷在層狀石墨烯和活性炭上的吸附平

編號：CPJS06681

篇名：甲烷在層狀石墨烯和活性炭上的吸附平

作者：張維東 鄭青榕 王澤浩 張軒

關鍵詞： 甲烷 石墨烯 活性炭 吸附

機構(gòu)： 集美大學輪機工程學院福建省船舶與海洋工程重點實驗室

摘要： 以吸附式天然氣(ANG)吸附劑的工程應用為目的,以0-10 MPa、283.15-303.15 K甲烷在層狀石墨烯(GS(3D),比表面積2062 m^2/g)和活性炭SAC-01(比表面積1507 m^2/g)上的吸附平衡數(shù)據(jù)作分析。首先,在77.15 K下由氮氣吸附表征樣品的孔徑大小及分布(PSD)和比表面積。其次,選擇極低壓力下的吸附平衡數(shù)據(jù)標定亨利定律常數(shù),確定甲烷在兩吸附劑上的極限吸附熱,并由維里方程和10-4-3勢能函數(shù)計算甲烷與兩吸附劑壁面之間的相互作用勢。最后,依據(jù)測試的甲烷在吸附劑上的高壓吸附平衡數(shù)據(jù),比較了Langmuir系列方程的關聯(lián)數(shù)據(jù)后的擬合精度,并由絕對吸附量計算了甲烷的等量吸附熱。結(jié)果表明,甲烷在GS(3D)和活性炭SAC-01上的平均極限吸附熱為23.07、20.67 kJ/mol;283.15 K下甲烷分子與GS(3D)和活性炭SAC-01之間的交互作用勢εsf/k為67.19、64.23 K,與洛倫混合法則的計算值64.60 K相近;Toth方程關聯(lián)甲烷在活性炭SAC-01和GS(3D)上吸附平衡數(shù)據(jù)的擬合累計相對誤差為0.25%和2.29%;甲烷在活性炭SAC-01和GS(3D)上的等量吸附熱平均值為16.8和18.3 kJ/mol。相對于活性炭SAC-01,比表面積和微孔容積均較高的GS(3D)對甲烷的吸附更具有優(yōu)勢。