将塑料和生物质废弃物转化为吸附剂:CO2 / CH4分离和与商业碳相比较
María Ángeles Martín-Lara1, Mario J Muñoz-Batista1, Gabriel Blázquez1
1Department of Chemical Engineering, Faculty of Sciences, University of Granada, Avda. Fuentenueva s/n, 18071 Granada, Spain.
Waste management (New York, N.Y.)
|November 8, 2025
概括
这项研究评估了活性碳的二氧化碳捕获,发现商业碳 (CC2) 由于其微孔结构,在二氧化碳吸收和选择性方面优越. 一种新型碳 (NC) 显示出良好的再生能力,适合重复的气体分离应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 活性炭对于气体分离和净化至关重要.
- 从废弃物中开发具有成本效益和效率的活性碳是一个正在进行的研究领域.
- 优化孔隙结构和表面化学是增强吸附性能的关键.
研究的目的:
- 为了比较两种商业活性炭 (CC1,CC2) 和一种新型活性炭 (NC) 的CO2和CH4吸附性能.
- 调查塑料废弃物和橄蛋糕的共同热解产生的NC的气体分离潜力.
- 为了将材料特性与吸附能力和选择性相关联,用于生物气升级应用.
主要方法:
- 消费后塑料废弃物和橄蛋糕的联合热解,然后进行CO2激活,以产生新型活性炭 (NC).
- 使用元素分析,近距离分析,BET表面积测量,XRD和XPS的活性碳的表征.
- 动态吸附试验用于在模拟生物气条件下评估CO2和CH4吸收和选择性.
主要成果:
- CC2表现出最高的碳含量 (95.25%),兴奋剂 (1.62%) 和BET表面积 (948.55 m2/g),导致最高的CO2吸收 (2.90 mmol/g) 和CO2/CH4选择性 (2.40).
- NC显示了中等的表面积 (230.04 m2/g),较低的CO2吸附率 (0.80 mmol/g) 和较高的CH4吸收率 (0.93 mmol/g),导致选择性差 (0.96).
- CC1的表面积微不足道 (2.82 m2/g),性能中等. 尽管吸附能力较低,但NC的再生效率很高.
结论:
- 商用活性炭CC2是非常有效的二氧化碳捕获和从生物气分离,由于其高度和组成.
- 新型活性炭NC显示了需要高再生效率的气体分离应用的潜力,但需要进一步修改以提高吸附能力和选择性.
- 材料特性,特别是孔隙结构和表面化学,显著影响活性炭在CO2/CH4分离中的性能.
