在密閉空間中,如載人航天飛行器、空間站和潛艇等,CO2去除是環(huán)境控制與生命保障系統的重要任務之一,其濃度過高將直接危害人體健康。密閉空間中CO2去除技術首先要求高效、穩(wěn)定和安全,其次是裝置體積小、重量輕、能耗低、壽命長,以及操作和維護簡便。本論文圍繞上述目標,基于吸附法效率高、可再生、低能耗和工藝相對簡單等優(yōu)勢,選用新型多孔材料SBA-16和碳納米管（CNTs）為載體、富氨基材料為改性劑開發(fā)制備新型CO2吸附劑。通過表面分析和性能測試對所合成吸附劑進行優(yōu)選,并在模擬密閉空間條件下對優(yōu)選出的固體胺吸附劑進行性能研究,并設計比較最佳脫附工藝,為實際應用奠定理論研究基礎。得到以下一些結論：以多孔材料SBA-16、NTs為載體,四乙烯五胺（TEPA）、三乙烯四胺（TETA）為氨基改性劑,采用浸漬法合成新型CO2吸附劑。研究結果表明,吸附劑通過浸漬改性后均保持了原有主孔道結構。吸附劑的比表面積、孔容以及孔徑隨著TETA或TEPA浸漬量的增加而減小。改性后SBA-16和CNTs吸附劑的CO2吸附量隨著TETA或TEPA浸漬量的升高而增加,并存在最佳浸漬量,均為30wt%左右。改性后SBA-16和C... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
目次
1 緒論
    1.1 立題依據
    1.2 研究基礎及論文選題背景
2去除研究進展">2 密閉空間CO₂去除研究進展
2危害">    2.1 密閉空間中CO₂危害
2分離去除技術研究現狀">    2.2 密閉空間CO₂分離去除技術研究現狀
        2.2.1 金屬化合物吸收法
        2.2.2 胺吸收法
        2.2.3 分子篩吸附法
        2.2.4 膜分離法
        2.2.5 生物法
        2.2.6 固體胺吸附法
        2.2.7 其它方法
        2.2.8 幾種分離技術比較
2轉化利用">    2.3 CO₂轉化利用
2研究現狀">3 固體胺吸附分離CO₂研究現狀
    3.1 吸附分離基本原理
    3.2 吸附作用分類
    3.3 變溫吸附法
    3.4 變壓吸附法
    3.5 CO2吸附劑
        3.5.1 沸石分子篩
        3.5.2 活性炭
        3.5.3 金屬氧化物類
        3.5.4 類水滑石類化合物
        3.5.5 表面改性多孔材料
    3.6 研究目的、研究路線和主要內容
        3.6.1 研究目的
        3.6.2 研究路線
        3.6.3 主要內容
4 實驗方法和內容
    4.1 儀器設備
    4.2 實驗材料
    4.3 吸附劑制備
        4.3.1 改性SBA-16吸附劑制備
        4.3.2 改性CNTs吸附劑制備
    4.4 吸附劑表征方法
        4.4.1 電子顯微鏡
        4.4.2 低溫N2吸附脫附
        4.4.3 XRD分析
        4.4.4 熱重分析
        4.4.5 元素分析
        4.4.6 傅里葉變換紅外光譜
        4.4.7 拉曼光譜
        4.4.8 程序升溫脫附
    4.5 CO2吸附實驗
        4.5.1 動態(tài)吸附量計算
        4.5.2 物理吸附與化學吸附
    4.6 CO2再生脫附實驗
2">5 密閉空間條件下氨基改性多孔材料吸附CO2

    5.1 引言
    5.2 前期研究成果
    5.3 結果與討論
        5.3.1 SBA-16性質分析
        5.3.2 CNTs性質分析
        5.3.3 與其他TEPA、TETA改性多孔材料吸附C02 吸附容量比較
    5.4 小結
2研究">6 改性碳納米管動態(tài)吸附密閉空間CO₂研究
    6.1 引言
    6.2 結果與討論
        6.2.1 表征結果分析
        6.2.2 CO2動態(tài)吸附容量
        6.2.3 物理吸附和化學吸附
        6.2.4 C02等溫吸附線和吸附熱
        6.2.5 水分存在對吸附過程的影響
        6.2.6 吸附動力學機制
        6.2.7 模擬密閉空間條件下CTP-30循環(huán)吸附/脫附再生穩(wěn)定性
        6.2.8 吸附穿透曲線研究
    6.3 小結
7 C02脫附工藝研究及設想
    7.1 引言
    7.2 結果與討論
        7.2.1 TPD實驗
        7.2.2 真空脫附實驗
    7.3 吸附脫附工藝概念設計
        7.3.1 流程設計
        7.3.2 概念工藝設計
    7.4 小結
8 結論與創(chuàng)新
    8.1 結論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 工作展望
參考文獻
作者簡歷及攻博期間發(fā)表論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]超枝化固體胺吸附分離煙氣中二氧化碳[J]. 劉亞敏,史晶金,陳杰,施耀.  化工學報. 2011(03)
[2]氨基功能化SBA-16對CO2的動態(tài)吸附特性[J]. 史晶金,劉亞敏,陳杰,張瑜,施耀.  物理化學學報. 2010(11)
[3]密閉空間有害氣體的吸附工藝研究[J]. 侯立安,吳鴻輝,王佑君.  環(huán)境工程. 2009(06)
[4]A novel application of the SAWD-Sabatier-SPE integrated system for CO2 removal and O2 regeneration in submarine cabins during prolonged voyages[J]. Zhi HUANG1, Zhao-bo CHEN1, Nan-qi REN1, Dong-xue HU2, Dong-huan ZHENG1, Zhen-peng ZHANG3 (1State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China) (2School of Materials Science & Chemical Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China) (3Institute of Environmental Science and Engineering, Nanyang Technological University, 637723, Singapore).  Journal of Zhejiang University（Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal）. 2009(11)
[5]水下航行器艙室內CO2的去除及O2再生工藝系統設計[J]. 鄭東歡,李玉文,陳兆波,李永峰.  環(huán)境工程學報. 2009(01)
[6]Regeneration of 2-amino-2-methyl-1-propanol used for carbon dioxide absorption[J]. ZHANG Pei, SHI Yao,~* WEI Jianwen, ZHAO Wei, YE Qing Department of Environmental Science, Zhejiang University, Hangzhou 310028, China..  Journal of Environmental Sciences. 2008(01)
[7]封閉空間CO2氣體去除技術的研究現狀與展望[J]. 汪波,耿世彬,韓旭.  建筑熱能通風空調. 2007(06)
[8]氨基硅烷修飾的SBA-15用于CO2的吸附[J]. 王林芳,馬磊,王愛琴,劉茜,張濤.  催化學報. 2007(09)
[9]介孔材料氨基表面修飾及其對CO2的吸附性能[J]. 趙會玲,胡軍,汪建軍,周麗繪,劉洪來.  物理化學學報. 2007(06)
[10]改性中孔分子篩SBA-16薄膜的合成及表征[J]. 史克英,池玉娟,金效齊,徐敏,袁福龍,付宏剛.  化學學報. 2005(10)

博士論文
[1]新型固體胺吸附分離煙氣中二氧化碳[D]. 劉亞敏.浙江大學 2011
[2]介孔二氧化硅改性及其吸附CO2研究[D]. 魏建文.浙江大學 2009

碩士論文
[1]空間站中分子篩清除二氧化碳技術研究[D]. 杜大慶.天津大學 2010



本文編號：3017120

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