沸石分子筛在气体吸附分离方面的应用研究

基于各工业气体的物理性质和沸石分子筛独特的结构、表面极性及电性,介绍了A型、X型分子筛及天然沸石等沸石分子筛在气体吸附分离方面的应用情况,并对工业气体吸附分离中沸石分子筛吸附剂的进一步发展做了展望。     

变压吸附空分用椰壳基炭分子筛的制备

提出以椰壳预炭化料为骨料、酚醛树脂为黏结剂制备变压吸附空分制氮用炭分子筛的新工艺路线,包括成型、炭化、水蒸气活化、两步苯气相碳沉积调孔等主要工序;完善了炭分子筛的变压吸附空分评价手段,即以变压吸附空分为基本手段,结合变压吸附脱附尾气总量及其中O2浓度等参数分析,准确表征炭分子筛制备过程中样品的微孔孔容和孔径变化,从而实现对炭分子筛制备工艺参数的精确控制.所得的椰壳基炭分子筛具有较高的抗压强度,其变压吸附空分性能接近商业炭分子筛产品.     

天然沸石及其改性沸石对甲醛的吸附

对沸石吸附甲醛进行了试验研究,探讨了用氢氧化钠、盐酸及有机改性的沸石对吸附甲醛的影响.结果表明,有机改性的沸石对甲醛的吸附要比天然沸石和无机改性沸石对甲醛的吸附效果明显.     

沸石分子筛在吸附制冷应用上的探讨

对不同吸附性能的几种沸石应用于吸附式制冷进行了探讨,并将这些沸石的制冷效果与硅胶进行了对比。从吸附基础理论阐明了沸石分子筛可应用于太阳能冰箱、空调、蔬菜水果保鲜等,为节能开辟了一条新途径。我们还探讨了影响沸石分子筛吸附式制冷的主要因素,发现沸石分子筛的吸附容量,吸附和脱附速度、脱附温度对制冷量的影响较大。实验测得制冷工质偶沸石水体系在单级吸附一解吸循环系统中,200克沸石分子筛能使五磅冰瓶内温度由室温降低到-5℃以下。相当于每公斤分子筛能产生制冷量90—110千卡(活化温度在400℃左右)。     

真空状态下沸石分子筛吸附干燥紫薯浆液的实验研究

为探究真空条件下沸石分子筛的干燥性能,将沸石分子筛加入真空干燥系统中形成真空–吸附联合干燥系统.以紫薯浆液为物料,进行真空干燥与真空–吸附干燥的对比实验;同时,针对干燥温度和布料厚度分别进行单因素实验.结果表明:沸石分子筛的吸附作用可以提高真空干燥的干燥效率.干燥温度低于45,℃时,温度升高后沸石分子筛吸附性增强;干燥温度高于45,℃时,温度升高后沸石分子筛吸附性减弱.布料厚度越小,沸石分子筛吸附干燥速率越快.     

硅改性对ZSM-5孔径的影响

用重量BET法测定了乙苯在几种分子筛催化剂上吸附量和脱附量与时间的关系,并依此推出了吸附和脱附扩散系数。根据乙苯在不同催化剂上扩散系数的变化可以判断,硅改性后命子筛的孔径发生收缩。350℃下用SiCl_4处理ZSM-5分子筛1h后,催比剂的孔径与Na型分子筛孔径相近。乙苯歧化反应催化剂的孔径调至与NaZSM-5分子筛孔径相近时催化剂择形性能最佳。     

天然沸石及其改性沸石对甲醛的吸附

对沸石吸附甲醛进行了试验研究,探讨了用氢氧化钠、盐酸及有机改性的沸石对吸附甲醛的影响。结果表明,有机改性的沸石对甲醛的吸附要比天然沸石和无机改性沸石对甲醛的吸附效果明显。     

含介孔结构ZSM-5沸石分子筛的制备及其催化应用

先以硅烷偶联剂3 氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）为软模板剂, 用软模板法制备含介孔结构的ZSM-5沸石分子筛; 然后用Fourier变换红外光谱(FT-IR)、 X射线衍射(XRD)、 N₂吸附脱附及透射电镜(TEM)等方法对制备的样品进行表征, 考察APTES添加量对合成样品孔结构的影响; 最后用模型反应苯酚分析其酸催化性能.     

用碱处理的ZSM-5沸石合成MCM-41型结构复合分子筛的研究

以现有的工业ZSM-5作为原料,采用碱处理ZSM-5的浆液或滤液作为硅铝源,与表面活性剂在水热条件下进行自组装得到具有微孔、介孔双孔分布的MCM-41型结构复合分子筛,并采用X射线衍射、N2吸附脱附、红外光谱等测试手段对合成的样品进行了分析表征,考察了主要合成条件对分子筛性能的影响.结果表明,根据ZSM-5碱处理程度的不同,采用浆液得到的样品可能含有少量ZSM-5沸石的晶粒,但随着碱浓度升高或碱处理时间的延长,ZSM-5沸石晶粒的量逐渐减少,而采用滤液合成的样品中不存在独立的ZSM-5沸石的晶粒.     

层厚法在分子筛催化剂研究中的应用

在催化剂物理吸附的研究中,由于受Keluin公式应用的限制,当多孔物质的孔径小于15A时就无法用传统的等温线方法处理数据。具有均一微孔结构(一般小于10A)的分子筛就属于这一类物质。 1964年起荷兰J.H.de Boer等人以及其后美国的K.S.W.Sing等发展的层厚法,能够使吸附过程中的微孔充填,过渡孔的多分子吸附以及毛细凝聚现象由层厚图上清晰地反映出来。特别对微孔物质可从层厚图上定量地求出微孔体积。R.L.Mieville据此研究了有硅胶存在时沸石分子筛微孔体积的测定,Marvin F.LJohnson用层厚法根据催化剂中沸石分子筛的面积测定微孔物质的含量,从而为研究     

沸石对于亚硝胺的吸附和裂解

采用气相色谱－质谱（GC－MSD）、程序升温表面反应（TPSR）等技术研究吡咯烷亚硝胺（NPYR）和二甲基亚硝胺（NDMA）等亚硝胺在NaY,NH,NaZSM-5,HZSM-5等沸石上的气相和液相吸附及催化分解,并剖析其产生分布：NaZSM-5与NaY沸石上NPYR裂解产物与热裂解产物非常相近,而H型沸石如HZSM－5与HY上发生了H^ 参与的催化裂解反应,产物则是以亚硝胺还原及开环物种为主。亚硝胺在H^ 型与Na^ 型沸石上分别是以酸催化剂及自由基热裂化进行裂解反应的,沸石上的质子酸中心是沸石催化降解亚硝胺的活性中心。ZSM－5沸石能够从溶液中强吸附NPYR类亚硝胺,而且在常温下很难解吸,这将有利于沸石在环境保护中消除亚硝胺的污染,和773K活性的NaY沸石相比,未经活化样品的NPYR－TPSR谱图上裂解产物NOx的峰形状及峰位置基本不变;据此可推测,沸石上已吸附的水不仅不影响NPYR的吸附,而且可能有助于NPYR的裂解。这意味着沸石可以无需高温活化而能直接用于去除亚硝胺。     

微孔-大孔双孔结构β沸石材料的构筑规律

以聚苯乙烯小球（PS）为模板，纳米沸石为基元构件，采用受限空间和吸附沉降自组装法，在密堆积的聚苯乙烯小球间隙里组装纳米β沸石，高温焙烧除去PS模板后得到具有微孔－大孔双孔结构的β沸石多级孔材料。并考察了几何因素、化学因素以及浓度因素在受限空间自组装法中对制备规整有序大孔材料的影响。     

微波改造沸石环境材料的表征与脱氮效果

通过添加不同类型助剂对天然沸石进行微波改造制备环境材料,并研究其对再生水中氨氮的去除效果.研究发现,相同的改造条件下,不同助剂的微波沸石对氨氮的去除效果顺序为:乙酸钠微波沸石Na Cl微波沸石SDS微波沸石CTMAB微波沸石单独微波沸石原沸石.孔径测试结果显示微波沸石的总孔体积、孔径数量、比表面积均有所提高.通过SEM,XRD等手段对微波改造前后的沸石表征,微波改造过程中助剂的加入使沸石颗粒表面松散度有不同程度的提高,出现了更多的孔道,主衍射峰强度有所减弱,沸石吸附性能提高.     

沸石分子筛材料中次级孔的研究——Ⅱ.Y型沸石晶内次级孔对扩散的影响

以含有次级孔的沸石的晶内扩散为研究对象,对来源于同一NaY母体的一组改性Y型沸石,进行了孔结构分析和正戊烷的扩散系数的测定。得到了具不同次级孔量的Y型沸石晶内扩散性能变化的规律。并采用随机游动方法对实际的Y型沸石晶内扩散进行模拟,得到了与实验测定一致的结果,从而可以对有次级孔的Y型沸石的晶内扩散做定量的估计。     

CO2和CH4在3种分子筛中的静态吸附实验

采用静态容积法分别测量CO₂和CH₄在 5A、13X 和13X-APG 沸石分子筛上的单组份等温吸附曲线,探究了吸附温度和吸附压力对吸附量的影响.实验结果表明,降低吸附温度和增加实验压力会增大吸附剂对CO₂和CH₄的吸附量,3种沸石分子筛对CO₂的吸附量均比对CH₄的大,-30 ℃时CO₂和CH₄在3种吸附剂上的饱和吸附量都最高,CO₂分别为4.94,6.52,6.35 mmol/g,CH₄的分别为3.00,3.25,3.79 mmol/g.13X-APG沸石分子筛经200 ℃、180 min加热再生后的吸附效果较好,能满足吸附剂再生要求.     

沸石的复合改性及其同步脱氮除磷效果

为了解决污水处理厂后续脱氮除磷处理工艺的占地及成本问题,以廉价天然沸石为原料,制备了能够同步脱氮除磷的复合改性沸石,研究了不同制备条件对吸附效果的影响.研究结果表明,季铵盐-氯化钠复合改性沸石不仅去除氨氮,而且实现了同步去除磷和硝氮,脱氮除磷速度快,效率高,且去除互不影响;对氨氮、磷和硝氮的吸附数据均符合伪二级动力学方程.当该沸石在生活污水中的投加量为50 g/L时,实际出水水质可由一级B一步提高到一级A,对氨氮、硝氮和磷的去除率分别高达71.09%,91.18%,93.11%.吸附饱和后的沸石经单一的NaCl溶液再生后可循环使用,且再生时间短,操作简单.该复合改性沸石在实际生活污水的处理中具有良好的应用前景.     

AgHY分子筛的吸附脱硫性能

以等体积浸渍法制备不同负载量的AgHY分子筛,利用物理吸附仪和X射线衍射(XRD)技术对分子筛吸附剂进行表征.BET结果表明改性分子筛的比表面积和孔容随Ag的负载量的增加而降低,XRD图谱的变化表明,银的负载仅降低了衍射峰强度,而对HY的骨架结构没有影响,并且也没有Ag2O的特征峰出现.在静态吸附条件下考察了改性AgHY分子筛吸附剂对二苯并噻吩(DBT)的脱除性能.结果表明,Ag改性的HY分子筛具有较好的吸附脱硫性能和再生性能.应用Ag负载量为10%的Ag10HY吸附剂,在吸附时间2h、吸附温度60℃的条件下,二苯并噻吩的脱除率可达90%,硫含量由最初的330μg·g-1降至33 μg·g-1.吸附后的Ag10HY吸附剂在温度400℃、空气介质中再生后,吸附脱除效果仍可达到89.4%.     

沸石对气体混合物吸附分离性能的分子模拟研究

采用分子模拟的方法研究了21种具有不同拓扑结构的沸石对二氧化碳/甲烷、二氧化碳/氮气两个混合体系的分离能力。通过研究这些沸石结构和性质得到沸石吸附选择性与材料结构参数之间的关联关系。结果表明:对于所研究的两个混合体系,沸石均优先吸附二氧化碳,即二氧化碳的吸附量远大于甲烷和氮气的吸附量。为了定量描述沸石结构-性质之间的关系,尝试将沸石的吸附选择性与材料常用的结构参数(如两个气体组分无限稀释状态下的吸附热差、孔体积、孔率和比表面积)进行关联,发现沸石材料的选择性与常用的单一的材料结构参数没有好的关联,但沸石的吸附选择性与吸附度关联较好。该结果可应用到沸石的分离以及沸石材料预筛选的评价中。     

A review of the synthesis and application of zeolites from coal-based solid wastes

Zeolite derived from coal-based solid wastes(coal gangue and coal fly ash)can overcome the environmental problems caused by coal-based solid wastes and achieve valuable utilization.In this paper,the physicochemical properties of coal gangue and coal fly ash are introduced.The mechanism and application characteristics of the pretreatment processes for zeolite synthesis from coal-based solid wastes are also introduced.The synthesis processes of coal-based solid waste zeolite and their advantages and disadvantages are summarized.Furthermore,the application characteristics of various coal-based solid waste zeolites and their common application fields are illustrated.Finally,we propose an alkaline fusion-assisted supercritical hydrothermal crystallization as an efficient method for synthesizing coal-based solid waste zeolites.In addition,more attention should be given to the recycling of alkaline waste liquid and the application of coal-based solid waste zeolites in the field of volatile organic compound adsorption removal.     

AgY分子筛与甲烷中有机硫化物相互作用研究

为了探讨在吸附分离过程中吸附剂与吸附质之间的相互作用,采用溶液离子交换法制备AgY分子筛,研究了动态与静态条件下二甲基硫醚(DMS)和乙硫醇(EM)在AgY分子筛上的吸附作用,再利用X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)方法对AgY分子筛与DMS和EM间的相互作用进行了研究。结果表明:DMS在AgY表面的吸附较弱,在减压条件下即可从AgY表面脱除,而EM则通过-S-Ag键产生较强的吸附作用。这种差异是由DMS与EM的分子中S元素电荷密度的不同引起的。