甲烷在层状石墨烯和活性炭上的吸附平

编号：CPJS06681

篇名：甲烷在层状石墨烯和活性炭上的吸附平

作者：张维东 郑青榕 王泽浩 张轩

关键词： 甲烷 石墨烯 活性炭 吸附

机构： 集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室

摘要： 以吸附式天然气(ANG)吸附剂的工程应用为目的,以0-10 MPa、283.15-303.15 K甲烷在层状石墨烯(GS(3D),比表面积2062 m^2/g)和活性炭SAC-01(比表面积1507 m^2/g)上的吸附平衡数据作分析。首先,在77.15 K下由氮气吸附表征样品的孔径大小及分布(PSD)和比表面积。其次,选择极低压力下的吸附平衡数据标定亨利定律常数,确定甲烷在两吸附剂上的极限吸附热,并由维里方程和10-4-3势能函数计算甲烷与两吸附剂壁面之间的相互作用势。最后,依据测试的甲烷在吸附剂上的高压吸附平衡数据,比较了Langmuir系列方程的关联数据后的拟合精度,并由绝对吸附量计算了甲烷的等量吸附热。结果表明,甲烷在GS(3D)和活性炭SAC-01上的平均极限吸附热为23.07、20.67 kJ/mol;283.15 K下甲烷分子与GS(3D)和活性炭SAC-01之间的交互作用势εsf/k为67.19、64.23 K,与洛伦混合法则的计算值64.60 K相近;Toth方程关联甲烷在活性炭SAC-01和GS(3D)上吸附平衡数据的拟合累计相对误差为0.25%和2.29%;甲烷在活性炭SAC-01和GS(3D)上的等量吸附热平均值为16.8和18.3 kJ/mol。相对于活性炭SAC-01,比表面积和微孔容积均较高的GS(3D)对甲烷的吸附更具有优势。