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CO2和N2O在活性炭上的吸附行為對比

　　如今，溫室效應已經引起人們的廣泛關注，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，孔隙發達，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據進行了擬合。該法是基于活性炭吸附劑顆粒存在不同尺寸的孔道結構，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是相應過程的吸附平衡常數,p是平衡壓力。本工作采用三步吸附平衡模型,即i=3擬合等溫吸附數據。

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

　　圖2對比了195K時CO2和N2O的等溫吸附數據,從圖中可以看到,在較低的壓力下，N2O的吸附量高于CO2，而當壓力較高時,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系中的逆轉行為。作為吸附的逆過程,脫附也是動力學研究的重要內容之一。脫附活化能的大小反映吸附質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參數；在吸附劑上吸附的牢固程度將直接關系到凈化脫除的效果，因此對脫附過程的準確描述尤其是對脫附動力學機理函數與脫附活化能的研究有著重要的意義。