立式径向流吸附器吸附性能评价指标分析

针对立式径向流吸附器缺乏合适的吸附性能评价指标和计算公式的问题,采用计算流体动力学(CFD)技术和Kriging响应面,研究了操作和结构参数对吸附层流动均匀性和吸附时间的影响规律,对比了各种吸附性能指标之间的定量关系.结果表明:H2O的主要吸附区域在吸附层下侧,CO2的主要吸附区域和穿透区域由吸附层下侧逐渐转移到吸附层...     

合成条件对高硅SSZ-13分子筛膜单气体渗透性能的影响

采用2次水热合成法在多孔莫来石支撑体外表面上制备高硅SSZ-13分子筛膜,考察了合成溶胶中的Si/Al比、晶化时间、晶化温度、H₂O/SiO₂比对合成高硅SSZ-13分子筛膜的单气体渗透性能的影响.高硅SSZ-13分子筛膜的CO₂和CH₄的单气体渗透性能依赖于合成溶胶中的Si/Al比,Si/Al比越高,越有利于气体分离.其次,合成溶胶中H₂O/SiO₂比和晶化条件也能够影响分子筛晶体形貌、分子筛层厚度以及分子筛膜的单气体渗透性能.当合成溶胶的摩尔配比为1.000 SiO₂:0.100 Na₂O:0.100 TMAdaOH:80.000 H₂O:0.005 Al₂O₃,晶化时间和温度分别为48 h和160 ℃时,制备的高硅SSZ-13分子筛膜具有最佳的单气体渗透性能,对CO₂的渗透速率可达到3.0×10^-7 mol· m^-2·s^-1·Pa^-1),CO₂/CH₄的理想选择性为39.     

磁性Fe3O4@SiO2粒子的制备及对孔雀石绿的吸附性能

以FeCl₃·6H₂O和FeCl₂·4H₂O为原料,在碱性条件下水解制备磁流体Fe₃O₄,然后通过正硅酸乙酯水解在磁流体外层包覆一层SiO₂.采用静态吸附的方法吸附溶液中的孔雀石绿,考察相关因素对其吸附性能的影响.结果显示,Fe₃O₄@SiO₂粒子对孔雀石绿的吸附在40 min基本达到吸附平衡,pH为7.0时吸附效果最佳.吸附动力学研究表明,吸附过程更符合Lagergren准一级动力学模型.实验数据与Langmuir方程有很好的拟合度,吸附是单分子层吸附.     

A520体系气体分子吸附机理的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论研究了CO₂、N₂、H₂O、二氯甲烷和三氯甲烷在A520中的吸附位点、吸附构型和吸附能。结果表明,A520中气体的吸附位点主要有两类,对不同的气体有不同的吸附构型。A520对CO₂、N₂、H₂O、二氯甲烷和三氯甲烷气体的最大吸附能分别为-31.69 kJ·mol^-1、-22.33 kJ·mol^-1、-68.59 kJ·mol^-1、-43.35 kJ·mol^-1和-41.62 kJ·mol^-1。从吸附能与A520的结构关系分析得出引入含氧官能团有利于水与MOFs的吸附作用,MOFs孔道大小与客体分子的分子动力学直径相近有利于增强客体分子与MOFs的吸附作用。     

碳排放CO2温室效应机制

基于两个化学反应(1)CO₂+H₂O→H₂CO₃和(2)H₂CO₃+3H₂O→H₂CO₃·3H₂O,采用量子化学方法,优化获得反应物和产物分子结构,计算其红外振动光谱和化学反应的热力学数据,确定这些化合物对红外辐射的吸收与强度.研究发现,反应(1)和(2)能自发发生反应,产生H₂CO₃和H₂CO₃·3H₂O(三水碳酸);H₂CO₃具有较强的红外辐射吸收(重要的吸收频率1 919.9 cm^-1和强度426.7 km/mol等),H₂CO₃·3H₂O具有很强的红外辐射吸收(重要的吸收频率3 145.9 cm^-1和强...     

基于NSGA-Ⅱ的二氧化碳氢化反应热力学多目标优化

二氧化碳氢化合成低碳烯烃反应是化学储能技术路径中重要的单元反应,二氧化碳首先与由可再生能源获得的氢气进行化学反应合成低碳烯烃,随后通过齐聚反应将能量储存到清洁燃料中。以二氧化碳氢化合成低碳烯烃反应为研究对象,使用Gibbs自由能最小化方法进行了平衡热力学分析,得到反应温度、反应压力、进料气H₂与CO₂的物质的量比对CO₂平衡转化率、低碳烯烃选择性及平衡组分的影响;基于统计学理论建立了反应参数对CO₂平衡转化率、低碳烯烃选择性和反应系统中H₂O平衡摩尔分数的回归函数模型;最后采用基于快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的多目标优化方法对反应系统性能进行多目标优化。结果表明：从提高反应系统性能和降低催化剂水解失效风险角度进行的多目标优化与CO₂平衡转化率最大的单目标优化相比,H₂O的平衡摩尔分数从47.2%减少到24.9%;与低碳烯烃选择性最大的单目标优化相比,H₂O的平衡摩尔分数从51.1%减少到18.7%;与H₂O平衡摩尔分数最小的单目标优化相比,CO₂平衡转化率和低碳烯烃选择性从64.9%和8.7%分别提高到72.9%和58.6%。     

H2O在PBT聚醚聚氨酯弹性体渗透行为的分子模拟

采用蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟的方法，对H₂O在3,3-双(叠氮甲基)环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚(PBT)聚醚聚氨酯(PU_PBT)中的吸附和扩散行为进行模拟。吸附模拟结果表明，在0～1 000 kPa逸度范围内，298、318、338、358 K条件下的PU_PBT对H₂O的吸附热分别为41.15、40.23、36.84、34.16 kJ/mol,298 K下达到吸附平衡，随着温度的升高，PU_PBT对H₂O的吸附能力减弱；H₂O在PU_PBT中的吸附不是均匀吸附，而是聚集性地吸附于聚合物中靠近空穴中心的低势能区。扩散模拟结果表明，在压强为101 kPa，温度为298、318、338、358 K条件下，H₂O/PU_PBT混合体系的自由体积分数分别为14.37%、 15.55%、 17.00%、 17.85%,H₂O在PU_PBT中的扩...     

储能充填体相变前后传热性能及强度特征

目前,深井高温问题越来越突出,在充填体中加入相变材料来降低地温是解决深井高温问题的新思路。采用石蜡和CaCl₂·6H₂O制备新型复合相变材料,通过差示量热扫描仪、扫描电子显微镜、电液伺服岩石压力试验机和数值模拟等手段,研究含石蜡-CaCl₂·6H₂O充填体的相变前后的抗压强度与传热性能。研究结果表明：石蜡与CaCl₂·6H₂O复合后不发生化学反应,石蜡-CaCl₂·6H₂O不溶于水最佳复合质量比为3:2;石蜡-CaCl₂·6H₂O经济成本较低,在常用相变材料中经济排名靠前;加入石蜡-CaCl₂·6H₂O后充填体的抗压强度降低12.95%,石蜡-CaCl₂·6H₂O发生相变后,强度降低37.65%,但充填体的热量吸收能力提高79.60%;含石蜡-CaCl₂·6H<...     

模拟喷吹氢气对高炉运行和二氧化碳排放的影响

本文采用一维稳态区域模型模拟了氢气注入对高炉运行和二氧化碳排放的影响。在高炉垂直温度模式模拟的基础上，以热储备区为重点，评估了最大注氢速率。本研究还检查了鼓风温度氧气浓度对焦炭置换率、生产率、氢气利用效率和二氧化碳减排的影响。在鼓风温度为1200°C，富氧量为2vol%和12vol%时，最大氢气注入速率分别为每吨铁水（HM）注入19.0和 28.3千克的H₂。结果表明，焦炭替代率为每千克H₂ 3到4 千克的焦炭，直接CO₂排放减少10.2%到17.8%，根据氧富集水平的不同，生产率最高可提高13.7%。提高鼓风温度进一步减少了二氧化碳的直接排放。氢气利用度达到最大值0.52–0.54 H₂O/(H₂O + H₂)。氢气注入的脱碳潜力估计在每吨H₂ 9.4吨CO₂到9.7吨CO₂之间。为了经济可行性，注氢需要在低成本制氢方面取得革命性进展，除非技术变革是由碳排放成本推动的。氢气注入可能会对滚道的径向温度模式产生不利影响，这可以通过采用适当的注氢技术来解决。     

Effect of CO<Subscript>2</Subscript> and H<Subscript>2</Subscript>O on gasification dissolution and deep reaction of coke

To more comprehensively analyze the effect of CO₂ and H₂O on the gasification dissolution reaction and deep reaction of coke, the reactions of coke with CO₂ and H₂O using high temperature gas-solid reaction apparatus over the range of 950-1250℃ were studied, and the thermodynamic and kinetic analyses were also performed. The results show that the average reaction rate of coke with H₂O is about 1.3-6.5 times that with CO₂ in the experimental temperature range. At the same temperature, the endothermic effect of coke with H₂O is less than that with CO₂. As the pressure increases, the gasification dissolution reaction of coke shifts to the high-temperature zone. The use of hydrogen-rich fuels is conducive to decreasing the energy consumed inside the blast furnace, and a corresponding high-pressure operation will help to suppress the gasification dissolution reaction of coke and reduce its deterioration. The interfacial chemical reaction is the main rate-limiting step over the experimental temperature range. The activation energies of the reaction of coke with CO₂ and H₂O are 169.23 kJ·mol-1 and 87.13 kJ·mol-1, respectively. Additionally, water vapor is more likely to diffuse into the coke interior at a lower temperature and thus aggravates the deterioration of coke in the middle upper part of blast furnace.     

径向流吸附器吸附穿透曲线的计算

本文对径向流吸附器的传质规律进行了研究,建立了单组分吸附的理论模型,并对CO_2吸附穿透曲线进行了求解与实测,理论值与实测值基本一致,此方法用于求取径向流吸附器的穿透曲线是合适的,而且也易推广至其它气体的吸附净化,只需给出有关组分的吸附数据即可。     

H2O,(H2O)2和H2SO4在ClONO2+H2O→HNO3+HClO反应中的催化机制理论研究

硝酸氯(ClONO₂)是大气平流层中氯的主要来源.尽管已有研究对ClONO₂气相水解反应进行了广泛的研究,但H₂O,(H₂O)₂和H₂SO₄存在下的水解反应机理尚不清楚.基于此,文中采用量子化学方法CCSD(T)-F12/ccp VDZ-F12//M06-2X/6-311++G(2df,2pd)结合主方程(ME/RRKM)理论对H₂O,(H₂O)2和H₂SO₄存在下ClONO₂水解反应机理和动力学性质进行了研究.计算结果表明,H₂O,(H₂O)₂和H₂SO4的加入不仅使得反应前中间体的稳定化能增加了29.7～47.7 kJ·mol^-1,而且使反应能垒降低了143.8～175.6 kJ·mol^-1....     

层状Cu/ZnO/Al2O3催化剂的制备及其催化CO2加氢合成甲醇的性能

以尿素为沉淀剂, 采用均相沉淀法成功制备了层状Cu/Zn/Al 水滑石化合物. 将前驱体材料经焙烧、还原后得到Cu/ZnO/Al₂O₃ 催化剂, 并将其用于CO₂ 加氢合成甲醇反应. 采用X 射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、热重(thermogravimetric, TG)分析、扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)、X射线荧光(X-ray fluorescence, XRF)分析、N₂吸附、H₂ 程序升温还原(H₂-temperature program reduction, H₂-TPR)、氧化亚氮(N₂O)反应吸附、CO₂程序升温脱附(CO₂ temperature program desorption, CO₂-TPD)技术对所制备的样品进行表征. 结果表明, 相对于传统共沉淀法, 以尿素作为沉淀剂, 通过均相沉淀法所制备的前驱体的结晶度更高、催化剂比表面积更大、金属Cu 的分散度更好. 另外, 采用回流处理可以获得更好的效果. 活性评估结果表明, O₂转化率随金属Cu 比表面积的增大而增加, 而甲醇选择性则与催化剂表面碱性位的分布有关. 因此, 采用尿素回流处理均相沉淀法制备的Cu/ZnO/Al₂O₃催化剂的甲醇收率最高.     

基于密度泛函理论研究一种新型气体传感材料: Pd掺杂的PC6

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Pd掺杂PC₆（PdPC₆）对O₂、CO、NO、N₂O、NO₂、SO₂、H₂S和NH₃的吸附特性,分析了气体分子的吸附对PdPC₆电子和光学性质的影响规律.结果表明,Pd掺杂后的PC₆增强了对气体分子的吸附能,表现出对八种气体分子吸附的敏感性.气体分子的吸附致使体系的电荷分布发生重构,从而导致体系电子性质发生变化.其中,O₂、NO、NO₂和SO₂吸附后,PdPC₆由金属性转变为半导体性,而CO、N₂O、H₂S和NH₃吸附后,PdPC₆仍旧保持金属特性. O₂、CO、NO和SO₂的吸附会诱发体系产生磁性,...     

纳米MoO2@MoS2的制备及其对RhB的高吸附性能

以七钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)为钼源、硫脲(CH₄N₂S)为硫源兼还原剂,控制Mo:S为2:1(摩尔比),采用水热法合成纳米MoO₂@MoS₂,使用XRD、SEM、BET、EDS和Zeta电位法对样品进行了表征.考察了吸附时间、罗丹明B(RhB)初始浓度、吸附温度和溶液pH值对MoO₂@MoS₂吸附RhB性能的影响.结果表明,所制得的MoO₂@MoS₂纳米粒子为花状,MoS₂以2H型存在,微量的MoO₂以斜方晶型存在,组成纳米花的纳米片厚约7.8nm,平均约12-13层.吸附过程较好地符合准二级动力学方程和Langmiur吸附等温线方程,吸附过程为放热的化学吸附过程,MoO₂@MoS₂对RhB的最大吸...     

四氮唑配体和Anderson型多酸组装铜配合物的合成及性能

以3-(1H-四氮唑-1-乙酸酰胺)吡啶(TAAP)、 Anderson型多金属氧酸盐和氯化铜为原料, 用水热合成方法制备一种新的基于四氮唑配体(HTrz=1H-四氮唑)和Anderson型多酸的铜配合物{H₂Cu₁₂(Trz)₁₂［CrMo₆(OH)₆O₁₈］₂(OH)₈(H₂O)₄}·12H₂O. 晶体结构解析表明： 该化合物先由去质子化的四氮唑配体Trz通过铜离子连接形成金属 有机二维层, 再通过多酸阴离子［CrMo₆(OH)₆O₁₈］-3-端氧连接二维层上的铜离子形成三维框架结构; 在水热合成过程中配体TAAP原位转化成Trz. 合成的配合物对H₂O₂有良好的电催化还原效果, 在紫外光下对亚甲基蓝和结晶紫有良好的催化降解效果.     

四氮唑配体和Anderson型多酸组装铜配合物的合成及性能

以3-(1H-四氮唑-1-乙酸酰胺)吡啶(TAAP)、 Anderson型多金属氧酸盐和氯化铜为原料, 用水热合成方法制备一种新的基于四氮唑配体(HTrz=1H-四氮唑)和Anderson型多酸的铜配合物{H₂Cu₁₂(Trz)₁₂［CrMo₆(OH)₆O₁₈］₂(OH)₈(H₂O)₄}·12H₂O. 晶体结构解析表明： 该化合物先由去质子化的四氮唑配体Trz通过铜离子连接形成金属 有机二维层, 再通过多酸阴离子［CrMo₆(OH)₆O₁₈］-3-端氧连接二维层上的铜离子形成三维框架结构; 在水热合成过程中配体TAAP原位转化成Trz. 合成的配合物对H₂O₂有良好的电催化还原效果, 在紫外光下对亚甲基蓝和结晶紫有良好的催化降解效果.     

森林土壤温室气体通量对森林管理和全球大气变化的响应

森林土壤是温室气体重要的源和汇。探讨不同森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量特征,为有效减少温室气体排放及森林可持续管理等提供参考。笔者从森林土壤温室气体(forest soil green house gases)、森林管理(forest mangement)和全球大气变化(global atmospheric change)3个关键研究点,查阅近年来相关研究成果,归纳森林管理和全球大气变化下土壤温室气体通量的一般性模式。CO₂、CH₄和N₂O是3种重要温室气体,其通量间存在协同、消长和随机型耦合关系。森林管理如火烧、采伐和造林等显著影响土壤温室气体通量。一般情况下,火烧导致土壤N₂O通量降低,CH₄吸收量增加,CO₂通量因火烧类型、火烧强度、生态系统类型不同出现增加、减低和无影响3种结果; 采伐通常导致土壤CO₂、CH₄和N₂O排放增加; 造林可使土壤CO₂排放减少,对N₂O和CH₄通量的影响随生态系统类型、造林树种等而改变。全球大气变化如CO₂浓度升高、氮沉降和气温升高影响森林土壤温室气体通量。通常,CO₂浓度升高导致土壤CO₂和N₂O排放量增加,CH₄吸收量降低; 氮沉降促进土壤N₂O排放、抑制CH₄吸收。气温升高导致土壤CO₂和N₂O排放增加。森林管理和全球大气变化对土壤温室气体通量的综合影响是非叠加的,有效的森林管理可能改变土壤温室气体通量对全球大气变化的响应。     

铝合金污泥中可燃气体的产生机理

基于污泥量、静置时间、除菌前后的产气实验，结合扫描电镜、粒度分析、元素分析、微生物群落分析等手段测试产生气组分、分析产气规律，并研究产气机理.实验结果表明:污泥产生气的成分为H₂，CO₂及少量CH₄.污泥产气量与污泥中细菌含量成正比.产气机理为污泥中的细菌在代谢过程中产生H₂和CO₂的同时，形成的酸性环境腐蚀了污泥颗粒表面氧化层并形成孔洞，污泥中水分沿孔洞进入颗粒内部与合金发生产氢反应，提高了产生气中H₂的比例.H₂和CO₂为污泥中的甲烷杆菌目细菌提供代谢原料，促进CH₄产生.     

基于冰模板法的多孔地聚合物微结构及其对CO2的吸附性能

【目的】研究冰模板法制备的多孔地聚合物对CO₂的吸附性能,从而提供一种制备CO₂吸附剂的新方法,进一步拓宽地聚合物的应用范围。【方法】以水玻璃、矿渣为基本原材料,利用冰模板法制备多孔地聚合物,通过压汞法和N₂吸附/脱附法表征其孔结构,采用热分析仪研究其对CO₂的吸附性能。【结果】冰模板法制备的多孔地聚合物孔径呈三峰型分布,尺寸能从纳米到几微米再到几百微米变化,介孔结构呈现层状结构;多孔地聚合物对CO₂的吸附量达到4.07 mmol/g,吸附过程符合准二级动力学模型,其中物理吸附量和化学吸附量分别占总吸附量的7.28%和92.72%。【结论】与其他CO₂吸附剂相比,用冰模板法制备的多孔地聚合物具有较高的CO₂吸附量,其结合地聚合物本身耐高温和化学稳定性好的特性,可以实现在特定环境条件下的应用,是一种非常有潜力的CO₂吸附材料。