SCF在吸附剂上的吸附现象

超临界流体萃取是一项新颖的分离技术,也是当前化工界科学研究的热点。在催化剂超临界流体再生和聚合物系超临界流体脱辉的模型化过程中,应充分考虑到杂质与超临界流体在气固相界面的竞相吸附现象。本文较为系统地阐述了超临界流体在固相吸附的理论以及当用双重吸着模型处理超临界流体在聚合物相吸着时,计算其焓差△HD的一种新方法。     

超临界吸附及气体代油燃料技术研究进展

在超临界吸附研究中,提出从过剩吸附量确定绝对吸附量的方法,将传统的吸附理论模式扩展到超临界吸附,成功地解释了所有超临界吸附的实验数据,并促进了气体代油燃料技术研究的进展.应用所提出的理论分析氢在碳纳米管上的吸附数据,阐明了碳纳米管的储氢机理,并重新解释了氢在超级活性炭上的吸附数据,发明了用湿活性炭储存天然气新方法.将作为储气吸附剂的超级活性炭的制备时间降低到原来的1/8,发明应用储气吸附剂的新变压吸附提氢方法和天然气管网下游调峰技术,显著提高了CH4/N2分离系数,使变压吸附脱甲烷成为可能.     

超临界温度甲烷吸附的晶格理论及实验

运用一个基于Ono-Kondo晶格理论模型的新方程，描述了甲烷在狭缝状微孔内的超临界温度高压吸附．为检验理论模型，用体积法测量了压力为0～6MPa范围内甲烷在高比表面活性炭上的Gibbs吸附量．对比模型与实验结果显示，该模型在一定范围内能比较准确地描述甲烷超临界条件下在活性炭上的吸附。     

页岩高温高压吸附实验及吸附模型

基于对现有页岩吸附、超临界吸附的认识通过基本假设和统计热力学基本原理推导出一个高温高压等温吸附新模型,并用GAI-100高压等温吸附仪获取95.6℃下页岩及活性炭在0~50 MPa压力范围内的等温吸附曲线,研究结果表明:页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线具有超临界高压等温吸附曲线的典型特征即随着压力的增大过剩吸附量先增大后减小;该新模型能很好地描述页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线,说明此模型在很大程度上反映出超临界高压吸附的特性而且可用来描述页岩及活性炭的高温高压等温吸附曲线。     

跨/超临界流体大涡模拟状态方程亚格子模型综述

随着高效率、大推力燃烧技术的发展，跨/超临界流体流动的情况在先进动力装置中日益增加。研究跨/超临界流体流动与燃烧具有重要的应用价值。由于真实工况下实验测量成本高、风险大，可得到的实验数据有限，使用大涡模拟(large eddy simulation, LES)可获取详细流场结构和燃烧动力学特性信息。跨/超临界流体流动过程中热物性参数经历非线性剧烈变化，须引入真实气体状态方程并修正现有亚格子尺度建模理论。该文讨论了工程计算中常用的真实气体状态方程及其适用条件，阐述了状态方程亚格子模型的发展思路与历程，总结了4种亚格子密度模型的原理和性能等，并指出了跨/超临界流体流动与LES未来可能的研究方向，为准确快速计算跨/超临界流体问题提供思路，进而支撑新一代先进动力系统的研制与开发。     

铬铁矿的分子动力学势能参数反演

导出一组对铬铁矿及其高压相、分解产物都适用的Buckingham势能参数,用于铬铁矿高压相变、分解以及高压相卸压降温过程的分子动力学模拟.首先,利用密度泛函理论(DFT)计算获得铬铁矿、钙铁相、钙钛相、FeO和Cr2O3不同体积时的结构和总能量.再根据晶格能与总能量之间的关系,由DFT所得结构和总能量,列出势能参数所满足方程组.应用遗传算法这一全局优化算法获得势能参数.为检验所得势能参数的正确性,将其用于分子动力学计算,得出的5种晶体的晶格常数与实验和DFT结果分别差～2%和～1%,得出的5种晶体的V(p)关系与DFT拟合的状态方程曲线相吻合.     

用修正Ω的R-K方程关联含二氧化碳的超临界汽-液平衡

超临界萃取是一种新的分离技术.与它密切相关的超临界汽-液平衡也引起人们普遍重视,并在试探用一个合适的状态方程来关联超临界汽-液平衡.本文用修正Ω的R-K方程苯联超临界汽-液平衡,已取得满意的结果。     

活性炭吸附乙烯的平衡数据测定及其Langmuir模型参数与温度的关系

采用容量法测定温度范围为223.15~313.15 K、压力范围为0~1.5 MPa的乙烯在活性炭上的吸附平衡数据,通过Langmuir模型回归每个温度点的吸附平衡数据。结果表明:Langmuir模型参数饱和吸附量(q_m)与温度(T)的关系为线性关系,Langmuir模型常数b与温度的关系符合关系式b=kexp(E_a/RT);将该关系应用到考虑吸附剂内存在不同吸附位点的双位点Langmuir(DSL)模型,采用DSL模型回归关联实验测定的各个温度点的乙烯-活性炭体系和文献中的吸附平衡数据,结果表明这些关系也适用于DSL模型。     

格子Boltzmann模型结合MPR方程模拟流体饱和气液密度

格子Boltzmann伪势能两相模型由于缺少与真实流体相关的物理参数,因此无法实现对某种特定流体的模拟。本文将比容平移后的Peng-Robinson状态方程(MPR)引入模型中,通过状态方程中的无量纲参数偏心因子和临界压缩因子,建立模拟流体与真实流体的关联,使得模型可以区别各种真实流体,并模拟了氩、氧气、烷烃等8种流体在不同温度下的饱和气液相密度。结果表明,MPR和Peng-Robinson方程(PR)的格子Boltzmann两相模型均能很好的描述8种流体的饱和气相密度;而MPR方程能够很好的再现氩、氮气、氧气等非极性流体的饱和液相密度,对于其它流体,MPR方程较PR方程对液相密度的描述有所改进,但仍与实验数据有一定差异。总体上MPR方程能够更好地模拟不同流体的饱和气液相密度。     

基于链流体状态方程的高压流体混合物的粘度模型

在压力型Eyring理论的基础上,结合链流体状态方程建立了一个高压流体混合物的粘度模型。对20个不同的二元体系和1个三元体系,温度在273~373 K,压力在0.1~73M Pa下,共3 075个数据点的计算表明:用一个与温度无关的可调参数,本模型能相当满意地关联高压混合物的粘度,预测结果与文献数据相当吻合,总的平均误差为1.47%,预测平均误差为2.62%。对于烃类混合物,本模型明显优于f-SRK和f-PRSV模型。     

超临界CO2中SBA-15对无机盐吸附的动力学

研究超临界环境中物质在吸附剂颗粒中的动力学行为十分关键．用Langmuir吸附模型、修正的Langmuir等温吸附模型及Freundlich吸附模型对实验数据进行了拟合,结果表明这3个模型都能较好地拟合超临界CO2中介孔基材SBA-15对前驱物AgNO,和Cu（NO3）2的吸附,其中Freundlich模型拟合误差最小．在此基础上,建立了基材颗粒内部吸附动力学模型,基于质量平衡微分方程,使用Polymath软件对吸附的平衡浓度及平衡时间进行模拟,与实验测定结果吻合良好．采用修正的Langmuir模型拟合吸附量与浓度的关系,结合动力学模型进行模拟计算可以较好地描述介孔氧化硅在超临界氛围中对无机盐的吸附行为．     

页岩中甲烷虚拟饱和蒸汽压的计算方法研究

甲烷在页岩中的吸附属于物理吸附,同时甲烷在页岩储层中呈超临界状态吸附。引入过剩吸附量,对吸附实 验中吸附气量进行修正,并对Dubinin Astakhov（D A）方程进行改进,将改进后方程应用于研究页岩中超临界甲烷的 吸附特征曲线,并对虚拟饱和蒸汽压计算经验公式进行优选。研究结果表明：Dubinin 方法和Reid 方法计算虚拟饱和 蒸汽压偏低,Antoine 方程外推方法和Astakhov 方法计算虚拟饱和蒸汽压偏高;Amankwah 方法是计算虚拟饱和蒸汽 压的最优方法。页岩中超临界甲烷吸附特征曲线与温度无关,且得到具有物理意义参数的吸附特征曲线表达式。     

超临界二氧化碳中氟化合成对氟苯甲醛

研究了在超临界二氧化碳中的卤素交换氟化反应,以对氯苯甲醛(PCAD)为原料,通过亲核取代反应,在添加助溶剂的超临界二氧化碳中合成对氟苯甲醛。研究结果表明:氟化剂、反应时间、反应压力、超临界二氧化碳及其助溶剂对反应结果有重要影响;四丁基氟化铵为氟化剂,甲醇为助溶剂,在反应时间为4h,反应压力为9MPa时,产物对氟苯甲醛的收率可以达到48.1%。     

活性炭对CO和CO2的吸附行为研究

采用重量吸附法,研究了空白活性炭A、经有机胺改性的活性炭C和经氢氧化钾与有机胺混合溶液改性得到的活性炭D在绝对温度303,313,323K下分别对单组分气体CO和CO2气体的等温吸附行为。等温吸附模型优选的结果表明:Freundlich方程是描述活性炭吸附CO气体的最佳模型方程;而Langmuir方程、D-R方程可以较好地模拟活性炭样品A在303,313,323 K下对CO2的等温吸附,Freundlich方程则能较好地模拟样品C和D在313 K下的等温吸附。CO和CO2在活性炭A上的等量吸附热均随吸附量的增加而降低。相同吸附压力下,CO2的吸附量高于CO。改性活性炭C和D上CO2的吸附量明显高于空白活性炭A;而活性炭的比表面积和微孔容积与吸附量的变化没有直接相关性。     

竹炭对亚甲基蓝的吸附平衡和动力学研究

研究了室温下竹炭对亚甲基蓝的吸附平衡和动力学,考察了亚甲基蓝初始浓度和吸附剂用量的影响。由Langmuir吸附等温模型、Freundlich吸附等温模型对吸附平衡数据进行拟合;动力学由准一级反应方程和准二级反应方程进行拟合。研究结果表明:Freundlich吸附等温线模型(R2=0.99)更为精确地描述了亚甲基蓝在竹炭上的吸附;吸附动力学由二级动力学模型拟合更为准确。对动力学数据进行了计算和讨论。     

超临界CO2/甲醇流体制备PtRu/石墨烯催化剂应用于甲醇氧化

采用一种有效、方便和环境友好的超临界方法将PtRu沉积在热解还原石墨烯上.在超临界CO2作用下,以H2PtCl6和RuCl3作为前驱体的铂钌纳米粒子均匀地分散在石墨烯表面,且平均尺寸为2.87 nm.生成的复合材料通过循环伏安法、计时电流法和CO溶出实验来进行研究.与用相同的方法制备的PtRu/炭黑（Vulcan XC-72）复合材料相比,PtRu/膨胀还原石墨烯对甲醇氧化的电催化活性和对CO电氧化活性有了很大的改善.实验结果显示,利用超临界流体可以很容易制备高活性的石墨烯负载型金属电催化剂.     

考虑超临界高压吸附方程的页岩气传质输运模型

目前页岩气渗流方程中常用Langmuir模型来描述吸附项对流动的影响,但在储层条件下Langmuir模型不足以描述页岩气的超临界高压吸附特征,因此需要探索建立考虑超临界高压吸附模型的页岩气渗流方程。首先本文根据统计热力学基本原理并结合相应假设建立了超临界高压吸附模型,然后根据渗流理论建立了考虑超临界高压吸附模型的页岩气渗流模型,并与考虑Langmuir模型的渗流方程进行了对比。研究表明:与Langmuir模型相比新吸附模型更能准确的描述页岩的超临界高压等温吸附曲线;新渗流方程拟合页岩气流动实验结果的精度更高,更利于描述吸附解吸对流动的影响;认为吸附解吸作用对中期日产气量的影响较大。     

氨在活性炭-膨胀石墨混合吸附剂上的吸附平衡分析

为研制氨吸附制冷用活性炭-膨胀石墨的混合吸附剂,选用椰壳活性炭和可膨胀石墨,初步分析了氨在膨胀石墨添加比率为50%的混合吸附剂上的吸附平衡．吸附剂试样首先经由77 K液氮在其上吸附数据的结构表征,然后应用根据容积法原理建立的吸附平衡测试装置,在温度293.15~303.15 K、压力0~1 MPa,测试了氨在试样上的吸附平衡数据,并通过等量吸附线标绘和Dubinin-Astakhov方程的模型分析,研究了氨在混合吸附剂上的吸附平衡．结果表明,添加膨胀石墨减小了混合吸附剂的比表面积和微孔容积,Dubinin-Astakhov方程在平衡压力较高区域的预测精度可达到4%,氨在混合吸附剂上的等量吸附热为16.94～27.78 kJ/mol．添加膨胀石墨必须兼顾混合吸附剂的吸附容量和传热传质性能．     

甲烷在石墨烯与活性炭上的吸附平衡

］为研制ANG新型碳基吸附剂,分别选用比表面积为2074 m2·g-1的椰壳活性炭SAC-02和345 m2·g-1的石墨烯,在温度区间263~313 K、压力范围0~6 MPa,依据容积法的原理测试了甲烷在其上的吸附平衡数据,并由吸附等温线和等量吸附热的比较,分析了甲烷在两吸附剂上吸附平衡.结果表明:甲烷在活性炭上的过剩吸附等温线为典型的Ⅰ型,而石墨烯上在压力2 MPa以下为Ⅰ型,2~6 MPa之间吸附量与压力接近线性关系.在273 K和6 MPa时,甲烷在石墨烯上吸附量为4.6 mmol·g-1,活性炭的吸附量为11.2 mmol·g-1;甲烷在石墨烯和活性炭上的等量吸附热分别为14.32 kJ·mol-1~2.66 kJ·mol-1和13.99 kJ·mol-1~17.57 kJ·mol-1,石墨烯表面对甲烷分子作用能强     

页岩气超临界吸附研究进展

 超临界吸附是指在临界温度以上时气体在固体表面上发生的吸附,在地层温度条件下,甲烷在页岩中的吸附为超临界吸附。吸附气是页岩气的重要组成部分,研究页岩气的超临界吸附对于页岩气储量评价和开发方案编制等具有重要意义。本文综述了国内外在页岩气超临界吸附研究方面的进展,从页岩等温吸附实验方法、超临界吸附特征及模型建立3方面进行分析。结果表明：1）页岩的甲烷吸附量与煤相比小很多,为满足页岩吸附量测试的要求,对于容量法吸附仪,应配置更高精度的压力传感器;对于重量法吸附仪,应配置更高精度的磁悬浮天平;2）等温吸附实验测试的吸附量为过剩吸附量,过剩吸附量在达到一定压力后会下降,在评价页岩的吸附能力时,不能将过剩吸附量和绝对吸附量混淆,这样将严重低估地层条件下页岩的吸附能力;3）页岩气的吸附面临着理论与实践相矛盾和脱节的问题,页岩气超临界吸附的研究应从理论和实验两方面入手,深化对页岩气超临界吸附特征的认识,建立具有普遍适用性的页岩气超临界吸附理论。