《表2 SGA和SGA-MEA-Ba的吸附量及分离因子》

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《结合改性硅胶对模拟煤层气中CH_4/CO_2的吸附分离研究》

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在25℃，0.2 MPa的条件下，对模拟煤层气进行动态吸附试验，对比改性前后硅胶对于模拟煤层气的吸附分离性能。原硅胶SGA和结合改性硅胶SGA-MEA-Ba对CO2和CH4的吸附量及分离因子见表2，原硅胶SGA以及结合改性硅胶SGA-MEA-Ba的穿透曲线分别见图6和图7。试验结果表明，结合改性后的硅胶SGA-MEA-Ba对CO2和CH4的吸附量均有所增加，且分离因子也增大，意味着对CO2/CH4混合气的吸附分离性能增强。原硅胶SGA级对CO2和CH4的吸附量分别为1.34mmol/g和0.22 mmol/g。对模拟煤层气的分离因子为9.14。结合改性后硅胶SGA-MEA-Ba对CO2和CH4的吸附量分别为3.30 mmol/g和0.45mmol/g。对模拟煤层气的分离因子为9.92。分析原因主要有以下几点：一是改性硅胶SGA-MEA-Ba上的Ba离子提高了硅胶对CO2/CH4混合气的吸附分离能力，SONG HK等[16]研究发现硅胶表面的电荷分布和极化率会影响硅胶对于各类气体的吸附，想要促进吸附的发生可以提高极化率。因为CO2和CH4相比，具有易被诱导发生变形的π键，通过改性来提高硅胶表面的极化率和电荷密度能够增强其对CO2/CH4混合气的分离能力[15]。而Ba离子是一种具有较高极化率的碱金属离子，所以与原硅胶相比，对CO2/CH4混合气的分离比从9.14提高到了9.92。二是改性硅胶SGA-MEA-Ba上的MEA能够提高硅胶对于CO2的吸附量。有机胺改性是利用胺对硅胶进行修饰改性，通过修饰的氨基对CO2的选择性可逆吸附来实现吸附分离[27]。所以与原硅胶相比，改性硅胶对于CO2的吸附量从1.34mmol/g增加到了3.30mmol/g。