[發(fā)明專(zhuān)利]一種二氧化碳吸附等溫線(xiàn)精確測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310156893.4
• 申請(qǐng)日: 2013-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103234860A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程宏輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N7/04
• 分類(lèi)號(hào): G01N7/04
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料性能的測(cè)試方法，特別是一種用于材料的二氧化碳吸附等溫線(xiàn)的精確測(cè)試方法。

背景技術(shù)

人類(lèi)活動(dòng)所造成的溫室氣體增加是造成氣候變暖的主要原因，因此“減排，即減少溫室氣體排放”有著重要意義。二氧化碳是一種主要的溫室氣體，而化石燃料燃燒產(chǎn)生和排放出大量的CO₂氣體是造成全球氣候變暖的最主要原因，它對(duì)全球氣候變化的貢獻(xiàn)率已經(jīng)超過(guò)了60%。同時(shí)CO₂也是一種潛在的碳資源。目前地球上的資源日益緊張，許多國(guó)家致力于CO₂捕獲和封存及利用的研究。為此很多用于吸附CO₂的材料被開(kāi)發(fā)出來(lái)，但是無(wú)論是應(yīng)用還是研究，弄清吸附材料的CO₂吸附性能必須首先要獲得它的等溫吸附曲線(xiàn)。常用的CO₂吸附等溫線(xiàn)的測(cè)試方法有容量法和重量法。

容量法就是連續(xù)測(cè)定定容積的樣品室和儲(chǔ)氣室的CO₂氣體壓力變化，其中樣品室的溫度保持恒溫，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程就可以得到被測(cè)材料的CO₂吸附等溫線(xiàn)。該方法測(cè)試比較方便，且設(shè)備投資較小，但是目前能夠測(cè)試的壓力不高，因?yàn)闇y(cè)試壓力一旦較高時(shí)，所測(cè)的吸附等溫線(xiàn)誤差較大，沒(méi)有參考價(jià)值。而重量法則是通過(guò)連續(xù)記錄材料的吸附或解吸CO₂過(guò)程質(zhì)量變化及相應(yīng)的平衡壓力變化，從而得到吸附等溫線(xiàn)。重量法的優(yōu)點(diǎn)就是它是直接測(cè)量，能夠動(dòng)態(tài)或靜態(tài)地測(cè)量吸附等溫線(xiàn)，但是，該方法設(shè)備投資巨大，需要有高分辨率的石英振蕩微天平或者磁懸浮天平。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：為了克服以往基于容量法進(jìn)行材料的二氧化碳吸附曲線(xiàn)在高壓吸附時(shí)結(jié)果誤差大，可靠性低的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種適用范圍寬、高效的CO₂吸附曲線(xiàn)的精確測(cè)試方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的二氧化碳吸附等溫線(xiàn)精確測(cè)試方法包括如下步驟：

1）稱(chēng)取質(zhì)量m的吸附材料，放入樣品室；

2）通過(guò)溫度傳感器測(cè)定儲(chǔ)氣室和樣品室溫度，壓力傳感器測(cè)定儲(chǔ)氣室和樣品室的實(shí)驗(yàn)壓力，樣品室保持恒溫；

3）將樣品室置于溫度為100-500℃下，打開(kāi)閥門(mén)，對(duì)整個(gè)CO₂吸附等溫線(xiàn)精確測(cè)試系統(tǒng)抽真空持續(xù)60-120分鐘；停止抽真空，關(guān)閉閥門(mén)，此時(shí)樣品的CO₂吸附量為0，樣品室的氣體壓力0；

4）向儲(chǔ)氣室中充入CO₂使其壓力保持在0.001-20MPa，測(cè)定并記錄此時(shí)儲(chǔ)氣室的溫度Tc₁、壓力Pc₁，打開(kāi)閥門(mén)，儲(chǔ)氣室中的CO₂通過(guò)連接管道進(jìn)入樣品室同時(shí)材料開(kāi)始吸附CO₂，當(dāng)壓力傳感器顯示的壓力值在10-20分鐘內(nèi)沒(méi)有變化，即認(rèn)為在該壓力下材料吸附飽和，記錄此時(shí)整個(gè)CO₂吸附等溫線(xiàn)精確測(cè)試系統(tǒng)平衡壓力Pb₁以及此時(shí)儲(chǔ)氣室的溫度Tb₁；

5）關(guān)閉閥門(mén)，向儲(chǔ)氣室中充入壓力為1kPa-20MPa的CO₂，測(cè)定并記錄此時(shí)儲(chǔ)氣室的溫度Tc₂、壓力Pc₂，打開(kāi)閥門(mén)，儲(chǔ)氣室中的CO₂進(jìn)入樣品室同時(shí)材料開(kāi)始吸附CO₂，當(dāng)壓力傳感器顯示的壓力值在10-20分鐘內(nèi)沒(méi)有變化，即認(rèn)為在該壓力下材料吸附飽和，記錄此時(shí)系統(tǒng)的平衡壓力記錄Pb₂以及此時(shí)儲(chǔ)氣室的溫度Tb₂；

6）重復(fù)上述步驟3、4過(guò)程，直到材料徹底吸附飽和；

7）關(guān)閉閥門(mén)，儲(chǔ)氣室放出1e-5~0.01mol的CO₂后，測(cè)定此時(shí)儲(chǔ)氣室的溫度Tc_i、壓力Pc_i，打開(kāi)閥門(mén)，樣品室的CO₂進(jìn)入儲(chǔ)氣室同時(shí)材料放出CO₂，當(dāng)壓力傳感器顯示的壓力值在10-20分鐘內(nèi)沒(méi)有變化即認(rèn)為在該壓力下材料充分釋放CO₂，記錄此時(shí)系統(tǒng)平衡壓力Pb_i以及此時(shí)儲(chǔ)氣室的溫度Tb_i；

8）重復(fù)上述步驟6進(jìn)行CO₂釋放過(guò)程多次，直到材料中的CO₂充分釋放出來(lái)，記錄最后一次系統(tǒng)平衡壓力和儲(chǔ)氣室的溫度；