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CO2和N2O在活性炭上的吸附行為對比

　　如今，溫室效應(yīng)已經(jīng)引起人們的廣泛關(guān)注，其中CO2和N2O是大氣中存留時間較長的兩種溫室氣體。由于活性炭具有比表面積大，孔隙發(fā)達(dá)，吸附性能高，表面基團豐富，容易再生等特點,因而是一種常用于去除或儲存CO2和N2O等溫室氣體的吸附劑。

　　本文采用體積法研究了CO2和N2O在活性炭上的吸附行為，并分析了不同溫度下二者吸附行為的異同點。用多步吸附平衡模型對吸附平衡數(shù)據(jù)進行了擬合。該法是基于活性炭吸附劑顆粒存在不同尺寸的孔道結(jié)構(gòu)，假定吸附過程包含一系列不同吸附焓和吸附熵的其元吸附步驟，如下面方程所示：

　　q是總吸附量,是過程的飽和吸附量,K是相應(yīng)過程的吸附平衡常數(shù),p是平衡壓力。本工作采用三步吸附平衡模型,即i=3擬合等溫吸附數(shù)據(jù)。

　　圖1給出了CO2在不同溫度下的吸附平衡數(shù)據(jù)和擬合的吸附等溫線。從圖中可以看出平衡數(shù)據(jù)能與該模型很好的擬合。同樣,該模型也能很好地擬合N2O的等溫吸附數(shù)據(jù)。

　　圖2對比了195K時CO2和N2O的等溫吸附數(shù)據(jù),從圖中可以看到,在較低的壓力下，N2O的吸附量高于CO2，而當(dāng)壓力較高時,更傾向于吸附CO2。這是因為低壓時的吸附力受分子極化率控制,而N2O的極化率高于CO2，導(dǎo)致N2O有較高的吸附量；而高壓時分子尺寸大小決定了吸附量,由于CO2分子略小于N2O分子,從而CO2有較高的吸附量。

　　本文研究從理論上闡述了N2O和CO2在活性炭上的吸附選擇性與壓力關(guān)系中的逆轉(zhuǎn)行為。作為吸附的逆過程,脫附也是動力學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。脫附活化能的大小反映吸附質(zhì)從吸附劑表面解吸的難易程度,是脫附過程的一個最基本的熱力學(xué)參數(shù)；在吸附劑上吸附的牢固程度將直接關(guān)系到凈化脫除的效果，因此對脫附過程的準(zhǔn)確描述尤其是對脫附動力學(xué)機理函數(shù)與脫附活化能的研究有著重要的意義。