核殼型氧化鋁膜包覆活性炭催化材料的傳熱傳質性能研究.pdf

1、目前，核殼結構催化材料因其穩(wěn)定性，活性，選擇性等性能上的獨特優(yōu)勢而越來越受到廣泛的關注。此種結構下的催化材料是在傳統(tǒng)顆粒狀載體表面包覆均勻致密的無機膜，不僅可以提高材料的機械強度，而且可以明顯提高其在反應中的催化性能。本文在活性炭表面包覆一層氧化鋁膜制成核殼結構催化材料，在此基礎上研究了其制備方法并優(yōu)化制備條件，再對其傳熱性能以及傳質性能進行了研究，建立并推導了有效的傳熱模型。
　　本文利用噴涂法將勃姆石溶膠包覆在活性炭上，經過干

2、燥焙燒，制成一系列不同氧化鋁膜厚度的核殼結構催化材料。研究中對實驗條件進行優(yōu)化:發(fā)現(xiàn)噴涂時膠體與乙醇的體積配比應低于1:6;而噴涂的次數(shù)應多于10次;同時烘干溫度則應在120℃左右。在此種條件下，制得的核殼結構最為完整、均勻和致密，并且氧化鋁膜厚可通過調節(jié)膠體用量實現(xiàn)可控制備，符合后續(xù)研究的要求。
　　為了研究核殼結構對材料傳熱性能的影響，本文通過熱線法測定制備的材料顆粒床層的有效導熱系數(shù)，并根據(jù)固定床有效導熱系數(shù)模型推導材料顆粒

3、導熱系數(shù)。結果表明，核殼結構催化材料顆粒導熱系數(shù)隨氧化鋁體積分數(shù)增加而減小，并且趨勢較兩者物理混合更為顯著。接著利用串并聯(lián)模型，建立核殼結構催化材料顆粒傳熱模型，其模型表達式為λp=0.51vsλs+1/2.03vs/λs+1.02vc/λc。本文建立的傳熱模型為預測核殼結構催化材料導熱系數(shù)提供了一種有效方法。
　　本文對制備的核殼結構催化材料顆粒對CO2的飽和吸附量和吸附動力學進行研究，發(fā)現(xiàn)氧化鋁對CO2的吸附能力弱于活性炭，在