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     

单层石墨烯储氢的蒙特卡罗模拟

用正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法,在77～473K温度和0.1～10MPa压强下,对石墨烯上吸附氢分子进行模拟计算.结果表明:低温及高压条件有利于储氢.在10MPa压强下,随着温度增加,等量吸附热先减少后增加.当温度在291K时,等量吸附热值最低.     

氢分子在活性炭上的吸附特性分析

以探寻氢在碳基材料上适宜的存储条件为目的,在温度区间113～293 K、压力范围0～13MPa测定氢在活性炭LY-1上的平衡吸附数据,应用格子理论导出的通用吸附等温方程,通过吸附平衡态的能量分析、等温方程的线性标绘以及10-4-3吸附势函数的迭代求解,确定氢分子在吸附表面的最大密度、受到的壁面吸附势以及氢分子间作用能.研究结果表明:氢分子在吸附空间以压缩气体的状态聚集,温度和表面遮盖率对氢分子吸附行为的影响明显;温度升高将使氢分子问作用能受压力和表面遮盖率变化的影响加剧;较高的表面遮盖率也使吸附氢分子间作用能随温度、压力以更高的速率变化;改善材料结构和降低储存系统温度可提高碳基材料的储氢性能.     

活性炭纤维处理苯酚废水的静态吸附性能研究

利用活性碳纤维(ACF)静态吸附苯酚模拟废水,测定了不同温度下的吸附等温线和动力学曲线,计算了有关热力学函数ΔHΦ、ΔGΦ、ΔSΦ和吸附活化能,初步揭示了活性炭纤维对苯酚的吸附机理.结果表明,293 K时静态吸附容量最大为156.3 mg/g,温度对吸附容量和吸附机理有很大影响.低温时被吸附苯酚分子以平伏取向为主,同时伴随大量溶剂分子的脱附而吸热,熵增大;高温时苯酚直立吸附,但溶解度增大,吸附容量减小,同时溶剂分子大量被吸附,使系统熵减小.动力学研究表明,苯酚在活性炭纤维上的吸附符合一级吸附规律,吸附活化能为8.66 kJ.mol-1.     

物理吸附储氢的最佳条件分析

基于Langmuir吸附模型分析了物理吸附储氢的最佳条件,讨论了压强、温度及吸附热对储存量的影响.由于平衡常数随温度和吸附热按指数规律变化,存储量对温度和吸附热的依赖十分敏感.在300K时,压强从50~100bar降到1.5bar的最大存储/释放量对应的吸附热约为-33.5kJ·mol-1.     

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．     

甲烷在页岩上吸附的热力学

为了研究页岩吸附甲烷的机理,通过容积法测定35,50和65℃时页岩甲烷吸附等温线,计算甲烷在页岩上的等量吸附热和极限吸附热,从热力学角度分析甲烷在页岩上的吸附行为。研究结果表明:甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型等温线特征,Langmuir吸附模型较好地拟合了吸附数据;根据吸附等温线计算的等量吸附热为15.50~17.65 kJ/mol,平均为16.88 kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附;等量吸附热随甲烷吸附量的变化而变化,是页岩表面的不均匀性和吸附分子间作用力综合作用的结果;极限吸附热定量地反映了页岩表面与甲烷气体作用力;在页岩气藏开发时,除了采用降压解吸开采外,对于极限吸附热较大的页岩气藏,可通过注入吸附能力更强的CO2等促使甲烷解吸。     

基于SiC和BC5的多孔材料设计及储氢性能研究

基于金刚石结构的SiC晶体和类似金刚石结构的BC5晶体设计了多孔材料,并用分子力学方法对其进行优化得到平衡态结构.利用GCMC对其在温度为298 K和77 K,压强为0-100 bar的条件下的储氢量、氢分子密度分布和等量吸附热进行了讨论.考虑孔内壁以化学吸附的氢在内,基于SiC晶体设计的多孔材料储氢量比Si C纳米管的结果更理想.氢分子密度分布图表明氢分子在孔道中的分布距孔道边缘有一定的距离,此距离与氢分子动力学直径2.89A相当.等量吸附热表明材料在温度为298 K和77 K对氢分子的吸附都是物理吸附.     

基于金刚石结构碳的多孔材料设计及储氢性能研究

基于金刚石结构的碳设计了多孔材料,利用GCMC方法对其在温度为298 K,压强为0~100 bar的条件下的储氢量、氢分子分布和等量吸附热进行了讨论.考虑孔内壁以化学吸附的氢在内,PCM-2和PCM-3两种多孔材料的重量储氢量达到了相关机构规定的实际储氢应用的最低标准.氢分子密度分布图表明氢分子在孔道中的分布距离孔道边缘有一定的距离,此距离是因氢分子具有一定的动力学直径所致.等量吸附热表明多孔材料对氢分子的吸附属于物理吸附.     

浸渍活性炭吸附低浓度PH3动力学

采用浸渍活性炭吸附净化低浓度磷化氢,研究气相中磷化氢在浸渍活性炭上的吸附平衡和吸附动力学过程.不同温度下的吸附等温线实验测定结果表明:PH3在20～40℃的低温范围内属物理吸附,而在60～ 95℃的高温范围内属化学吸附,磷化氢在浸渍活性炭上的吸附平衡关系符合Freundlich方程;通过对吸附速率曲线拟合可以得到理想的吸附速率方程,氧体积分数为1％的微氧条件下低浓度磷化氢在浸渍活性炭上的吸附动力学行为遵循班厄姆动力学方程.