一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法技术

本发明专利技术涉及轮胎橡胶再利用技术领域，具体是一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法，本发明专利技术把废轮胎作为一种原料，结合废轮胎组分复杂的特性，针对性的选用活化试。采用化学活化与物理活化的两步活化法，制备出用于吸附CO2的成本低、吸附量高、再生性能好的废轮胎基吸附剂。接着通过热力学参数吉布斯自由能判断在标准状态下(1atm，0℃)废轮胎基吸附剂吸附CO2的最高限。同时本发明专利技术提出一个吸附剂吸附CO2的热力学优异指数δ，优异指数δ是用来评判废轮胎基吸附剂吸附CO2的吸附能力的一个热力学指数；本发明专利技术能够对制作出的轮胎基吸附剂的吸附性能作出有效且准确的分析，从而可以挑选出最优的生产流程，进而提高生产的效率。进而提高生产的效率。进而提高生产的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法


[0001]本专利技术涉及轮胎橡胶再利用
，具体是一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法。

技术介绍

[0002]汽车作为常用的交通工具，因其自身的优异性能，受到越来越广泛的推广。随之而来的是，汽车产量的逐年增长；与此同时，每年汽车报废量也在逐渐增长。轮胎作为汽车的零件之一，其报废后的回收利用成为一个被社会广泛关注的问题。
[0003]目前，我国废旧轮胎的利用主要有以下几种方式：1、废旧轮胎直接利用；2、废旧轮胎翻新；3、废旧轮胎热能利用；4、橡胶再生；5、废轮胎橡胶粉混合沥青制铺路材料；6、废轮胎热解制碳氢化合物和炭渣。其中，热解回收处理方法由于其较高的资源回收率和较低的二次污染受到广泛应用。在中国专利申请CN106829955A中就采用了上述的热解回收处理方式，并公开了以下技术特征：“一种利用废轮胎橡胶真空微波制备活性炭的方法，包括以下步骤：将废轮胎橡胶的铁线移除后，切成小块并洗净，然后烘干处理；去除橡胶块上的油类物质；放入微波真空干燥箱中热解，收集固态物质；将收集的固态物质用双氧水处理并干燥，得焦炭；将焦炭放入马沸炉中，在氮气气氛下将固态物质加热至880
‑
920℃，保持4
‑
6h后自然降至室温；将获得的样品研磨成粒，并过筛，然后将样品粒先浸渍于HNO3溶液中，再浸渍于NaOH溶液中，获得活性炭颗粒。”。由于上述的处理方法效率较高且污染小，在废旧轮胎循环利用
得到了广泛的应用。但是在长期的使用过程中也暴露了一些问题。上述的现有技术通过一系列的热解工艺制作出活性炭颗粒，但是并没有对活性炭颗粒的吸附性能进行有效准确的评价。这样就会导致，尽管采用了一系列的处理工艺，但是无法对每次的操作流程作出定性的分析，进而无法准确的得出哪一套操作流程才是最有效的。在没有找出最有效的操作流程的情况下，工作人员依旧按照之前的不同的操作流程制作活性炭颗粒，导致生产的活性炭颗粒的吸附性能参差不齐，无法统一并标准化生产过程，进而无法实现生产效率的最大化，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法，本专利技术能够对制作出的轮胎基吸附剂的吸附性能作出有效且准确的分析，从而为挑选出最优的生产流程奠定基础，进而提高生产的效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法，包括以下步骤：
[0007]S1、对废旧轮胎进行分解处理，制作出轮胎基吸附剂；
[0008]S2、使用物理吸附仪测量各组轮胎基吸附剂在不同温度下对应的CO2吸附量，并计算各组轮胎基吸附剂在不同温度下对应的摩尔吸附焓变ΔH0和轮胎基吸附剂在标准条件下的熵变ΔS0，保存计算所得数据；
[0009]S3、将S2中的数据导入吉布斯自由能的定义式中，计算出各组轮胎基吸附剂在不同温度条件下吸附CO2时的吉布斯自由能ΔG0；
[0010]S4、将S2中的数据导入Clausius
‑
Clapeyron方程中，计算出各组轮胎基吸附剂在不同温度条件下吸附CO2时的等量吸附热Q
st
；
[0011]S5、将各组轮胎基吸附剂对应的吉布斯自由能ΔG0和等量吸附热Q
st
导入热力学优异指数δ的计算公式中，计算出各组轮胎基吸附剂对应的热力学优异指数δ；热力学优异指数δ与轮胎基吸附剂的吸附性能成呈正相关关系，通过热力学优异指数δ确定吸附性能最优的轮胎基吸附剂。
[0012]作为本专利技术进一步的方案：所述热力学优异指数δ的计算公式如下：
[0013][0014]其中，Q
st
表示轮胎基吸附剂的等量吸附热，ΔQ
st
表示轮胎基吸附剂的等量吸附热变化量；θ表示吸附剂工程应用的可能性系数；
[0015]表示轮胎基吸附剂的CO2吸附量，表示轮胎基吸附剂的CO2的吸附量为a mmol/g，表示轮胎基吸附剂的CO2的吸附量为b mmol/g；表示废胎基吸附剂的吸附量等于a与吸附量等于b时CO2吸附量的差值；
[0016]ΔG0表示轮胎基吸附剂的吉布斯自由能；
[0017]表示轮胎基吸附剂的吉布斯自由能ΔG0＝0时的温度；
[0018]f(T
e
)表示轮胎基吸附剂吸附CO2时工作环境温度函数，T
e
为轮胎基吸附剂吸附CO2的工作温度。
[0019][0020]这个公式中的表示废胎基吸附剂的负载量等于a到负载量等于b时二氧化碳吸附量差值。
[0021]作为本专利技术再进一步的方案：所述吉布斯自由能ΔG0的计算公式如下：
[0022]ΔG0＝ΔH0‑
TΔS0[0023]所述等量吸附热Q
st
的计算公式如下：
[0024][0025]其中，ΔH0表示轮胎基吸附剂的摩尔吸附焓变；
[0026]ΔS0表示轮胎基吸附剂在标准条件下的熵变；
[0027]R表示理想气体常数；
[0028]P表示被吸附的CO2气体的平衡压力；
[0029]表示轮胎基吸附剂的CO2吸附量；
[0030]T表示轮胎基吸附剂的绝对温度。
[0031]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤S1具体如下：
[0032]S11、选取废旧轮胎并进行清洗，将洗净的废轮胎破碎，剔除钢丝，送进热解炉中热解；
[0033]S12、收集热解产出的废轮胎焦炭，并经过湿筛筛选出目标粒径的废轮胎焦炭；
[0034]S13、将筛选出的废轮胎焦炭与第一活化剂研磨混合，再将混合物送至管式炉中，并采用管式炉活化工艺进行加热活化；
[0035]S14、收集活化后的混合物，将混合物放置在酸洗剂中采用酸洗工艺进行酸洗并过滤，接着将酸洗后的混合物的pH调至中性；
[0036]S15、将pH调至中性后的混合物送至管式炉中，并使用第二活化剂进行活化，最终得到废轮胎基吸附剂。
[0037]作为本专利技术再进一步的方案：所述第一活化剂为KOH固体粉末，所述废轮胎焦炭与KOH固体粉末的质量比为1:3。
[0038]作为本专利技术再进一步的方案：所示管式炉活化工艺如下：使用流速为300mL/min的N2吹向混合物，活化的时间为60分钟，活化的温度为700℃，且升温速率为10℃/min。
[0039]作为本专利技术再进一步的方案：所述第二活化剂为CO2气体，且CO2气体通过进气管吹向混合物，且CO2的气体流速为100
‑
300mL/min，活化时间为30
‑
90分钟，活化的温度为700
‑
900℃。
[0040]作为本专利技术再进一步的方案：所述酸洗剂为HCl溶液，所述酸洗工艺为：将混合物放置在50mL的2M的HCl溶液中酸洗5h。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、使用物理吸附仪测量各组轮胎基吸附剂在不同温度下的CO2吸附量，并计算各组轮胎基吸附剂在该不同温度下对应的摩尔吸附焓变ΔH0和轮胎基吸附剂在标准条件下的熵变ΔS0，保存计算所得数据；S2、将S1中的数据导入吉布斯自由能的定义式中，计算出各组轮胎基吸附剂在不同温度条件下吸附CO2时的吉布斯自由能ΔG0；S3、将S1中的数据导入Clausius
‑
Clapeyron方程中，计算出各组轮胎基吸附剂在所述不同温度条件下吸附CO2时的等量吸附热Q
st
；S4、将各组轮胎基吸附剂对应的吉布斯自由能ΔG0和等量吸附热Q
st
导入热力学优异指数δ的计算公式中，计算出各组轮胎基吸附剂对应的热力学优异指数δ；热力学优异指数δ与轮胎基吸附剂的吸附性能成呈正相关关系，选择热力学优异指数δ最大的轮胎基吸附剂作为吸附性能最优的轮胎基吸附剂。2.根据权利要求1所述的一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法，其特征在于，所述热力学优异指数δ的计算公式如下：述热力学优异指数δ的计算公式如下：其中，Q
st
表示轮胎基吸附剂的等量吸附热，ΔQ
st
表示轮胎基吸附剂的等量吸附热变化量；θ表示吸附剂工程应用的可能性系数；表示轮胎基吸附剂的CO2吸附量，表示轮胎基吸附剂的CO2的吸附量为a mmol/g，表示轮胎基吸附剂的CO2的吸附量为b mmol/g；表示废胎基吸附剂的吸附量等于a与吸附量等于b时CO2吸附量的差值；ΔG0表示轮胎基吸附剂的吉布斯自由能；表示轮胎基吸附剂的吉布斯自由能ΔG0＝0时的温度；f(T
e
)表示轮胎基吸附剂吸附CO2时工作环境温度函数，T
e
为轮胎基吸附剂吸附CO2的工作温度。3.根据权利要求2所述的一种废轮胎基吸附剂吸附CO2性能的评价方法，其特征在于，所述吉布斯自由能ΔG0的计算公式如下：ΔG0＝ΔH0‑
TΔS0所述等量吸附热Q
st
的计算公式如下：其中，ΔH0表示轮胎基吸附剂的摩尔吸附焓变；ΔS0表示轮胎基吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凡辉，王鸿冠，武建军，陈莉晴，李华超，郭思溪，朱迎坤，张一昕，倪中海，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：