椰壳活性炭低温变压吸附天然气中CO2/CH4实验

结合天然气液化储运过程中低温与常规变压吸附（PSA）工艺,提出低温变压吸附净化天然气工艺.用椰壳活性炭对CO₂和CH₄单组份气体进行静态吸附,以及CO₂/CH₄二元混合气体动态模拟吸附分离.利用静态体积法研究-30~25 ℃,1.2~2.5 MPa下CO2和0~4 MPa下CH₄在椰壳活性炭上的吸附行为,椰壳活性炭对两者的吸附量均随温度降低而增大.动态吸附分离实验压力为0.45,0.85,1.85 MPa,随温度或压力的降低,椰壳活性炭对CO₂/CH₄二元混合气体的分离因子不断增大,温度对其影响效果大于压力的影响,且在实验温度范围内CH₄的动态吸附量呈先增大后减小的变化趋势.研究表明,椰壳活性炭对天然气脱碳具有广阔的应用前景.     

Mg-MOF-74对CO2/CH4吸附分离的分子动力学模拟及气体吸附性能研究

天然气是一种环保型能源并且可被广泛用做化工原料，但是其中的CO₂会严重影响天然气的热值与输送性能，因此对天然气中的CO₂进行有效脱除尤为重要。选用Mg-MOF-74作为吸附剂，采用分子动力学模拟计算方法分析Mg-MOF-74对CO₂/CH₄吸附分离性能的影响。模拟计算结果显示，在一定的温度、压强条件下，CO₂比CH₄更容易与Mg-MOF-74的金属位点相结合，Mg-MOF-74对CO₂气体的相互作用力更强，从而证明Mg-MOF-74对CO₂的吸附能力也更好。为验证模拟结果的准确性，制备了Mg-MOF-74并测试了其CO₂/CH₄吸附性能，实验结果与模拟结果一致，证明Mg-MOF-74对CO₂有很高的选择性。     

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.     

纳米CeO2催化CO2和CH3OH合成碳酸二甲酯

在常压条件下,采用化学沉淀法制备了纳米二氧化铈(CeO₂)材料,应用其催化CO₂和甲醇(CH₃OH)直接合成碳酸二甲酯(DMC).考察了反应温度、CO₂压力和CeO₂用量对合成DMC收率的影响,结果表明CH₃OH用量为15 mL时,在反应温度140 ℃、CO₂压力4.0 MPa、催化剂用量0.15 g的最优条件下,合成收率可达47.9%.     

页岩纳米孔内超临界CO2、CH4传输行为实验研究

了解超临界CO₂、CH₄在页岩纳米孔内传输行为,是研究页岩储层超临界CO₂注入能力、注入后时空分布以及提高页岩气藏采收率的基础。选用渗透率小于100 nD的龙马溪组富有机质页岩基块岩样,利用岩芯流动实验装置,通过监测岩芯入/出口端气体压力与混合气体（CO₂、CH₄）浓度变化,对比了页岩纳米孔内超临界CO₂、CH₄传输能力,分析了传输能力差异的原因。结果表明：页岩纳米孔内超临界CO₂压力传递速率明显小于CH₄,实验结束后岩样入口端二元混合气体组分中CH₄百分含量显著降低,证实页岩纳米孔内超临界CO₂传输能力显著低于CH₄,主要原因是超临界CO₂吸附能力更强、扩散-渗流能力更小以及超高密度特性表现出的非混相、活塞式驱替行为。基于以上认识,选择某些压裂段注入超临界CO₂,而其他压裂段作为生产段,比单井"吞吐"方式（即注入-焖井-开井生产）更有利于驱替置换页岩纳米孔内游离态甲烷。     

注二氧化碳促排煤层瓦斯机制转化过程实验研究

为了厘清注CO₂促排煤层瓦斯机制及主导作用,采集了豫西荥巩煤田二煤层构造软煤煤样,利用大尺度煤层注气促排瓦斯模拟实验平台,进行了注 CO₂促排瓦斯实验.实验结果表明:注CO₂促排煤层瓦斯是一个动态演化过程,结合国内外专家对煤层注气驱替瓦斯机理的认识,给出了置换效应和驱替效应定义.以出气口CH₄体积分数的变化规律,将注气过程分为3个阶段对煤层注CO₂驱替瓦斯机制转化过程进行了研究.在CO₂突破腔体以前,主要表现为置换效应,注入CO₂的置换效应占主导地位;CO₂突破腔体之后,注入的CO₂一部分与CH₄发生置换吸附,另一部分与CH₄流出腔体,此时置换和驱替效应共存.针对整个实验过程,CO₂置换效应表现得更为明显,起主导作用.     

不同吸附剂在沼气脱碳提纯中的分离性能

采用椰壳活性炭、5A和13X分子筛作为吸附剂,动态配气CO2/CH4混合气体作为模拟沼气,研究不用吸附剂及不用原料气配比条件下的CO2/CH4混合气的吸附分离性能,对吸附饱和的13X分子筛分别进行真空(4.5 k Pa)脱附再生和热力(300℃)脱附再生。研究结果表明:在常温常压下,13X分子筛对混合气中CO2的穿透吸附容量为3.21 mmol/g,对CO2/CH4混合气体的分离系数可达10,明显高于5A分子筛和椰壳活性炭的分离系数;减小混合气中CO2的分压,其穿透时间也随着减小,且吸附容量的减小幅度大于分压的减小幅度;真空脱附再生后的13X分子筛吸附分离性能只能恢复到原来的40%左右,而热力脱附再生后分离性能效果较好。     

丙烯/丙烷在分子筛上吸附热力学的Monte Carlo模拟

运用Monte Carlo方法，模拟了300 K、101 kPa条件下丙烯(C₃H₆)和丙烷(C₃H₈)单组分以及二元混合组分气体在DD3R、ITQ-32、Si-CHA、Si-SAS、ITQ-12和ITQ-3共6种纯硅分子筛上的吸附过程。Si-CHA和Si-SAS分子筛对C₃H₆和C₃H₈单组分气体的吸附量较大。6种分子筛在300 K时的吸附等温线均属于Ⅰ类Dubinin-Radushkevich(D-R)型，揭示了吸附质在微孔内发生体积填充的过程，Si-SAS分子筛对C₃H₆的吸附量随温度升高而降低。Si-SAS分子筛对C₃H₆/C₃H₈二元混合物的C₃H₆吸附量为2.26 mmol/g,选择性为3.94,是分离二者的最佳吸附剂，进一步发...     

立式径向流吸附器传热传质过程模拟研究

为了揭示立式径向流吸附器吸附层内CO₂和H₂O竞相吸附的传热传质规律,基于已有的氧化铝和分子筛的CO₂和H₂O的吸附实验数据,采用计算流体动力学（CFD）技术对吸附层的CO₂和H₂O的二元吸附过程进行研究,建立了吸附层内CO₂和H₂O竞相吸附的传热传质数学模型,分析了流动均匀性和吸附性能的关系,同时对比了4种结构吸附器的吸附性能。结果表明：吸附过程中流动均匀性是反映吸附器内流场分布的参数,与吸附性能变化规律相近,且可侧面反映立式径向流吸附器的吸附剂利用率和吸附性能;向心Z型的吸附器其CO₂与H₂O穿透区域不同,其他3种结构的CO₂与H₂O穿透区域相同;向心π型的吸附器其CO₂穿透区域和主要吸附区域为进气侧吸附层区域,其他3种结构为与进气侧相对的吸附层区域;吸附器性能方面,离心π型的性能最好,压降相对于向心...     

CO2/HCs混合物宽区域黏度模型的热力学研究

 基于Vesovic-Wakeham理论,建立CO₂/HCs二元混合物黏度预测模型,对CO₂/CH₄,CO₂/C₂H₆,CO₂/C₃H₈,CO₂/n-C₄H₁₀和CO₂/iso-C₄H₁₀这5种重要CO₂/HCs二元体系的黏度进行了预测,温度范围为273.15～973.15 K,压力范围为0.1～200 MPa,最大黏度预测值达140 μPa·s。与大量文献实验数据的比较表明,所预测的黏度计算值具有较高的精度,可以满足工程应用的实际要求。     

温度对超临界CO_2置换CH_4的影响

为研究超临界CO_2置换CH_4过程中温度对置换效果的影响,以屯留煤样为研究对象,借助ISO-300型等温吸附仪对煤样进行了不同温度(35、45、55℃)、相同注入压力(12.7 MPa)条件下的CO_2置换解吸CH_4试验。研究结果表明:置换解吸过程中,超临界CO_2吸附相体积分数随着温度升高而增加,随压力降低而增大,CH_4吸附相体积分数呈相反变化趋势;超临界状态下,试验直接测得的气体吸附量为Gibbs吸附量,气体真实吸附量与压力之间符合Langmuir吸附曲线,且与Gibbs吸附量的差值随压力的升高而增大;试验压降范围内,温度为35℃条件时,CH_4气体单位压降解吸率最高,显示出温度接近临界温度时,超临界CO_2置换效果最佳。     

废轮胎热解炭吸附性能研究

研究了粒径为40～400 μm废轮胎颗粒在450～800℃条件下,以15～40 ℃/min升温速率经0.5～2 h进行热解获得的热解炭对亚甲基蓝、腐殖酸、苯酚和Cu²⁺的吸附能力,考察了不同热解条件对其吸附能力的影响,探讨了吸附剂用量、初始浓度、pH、温度、时间对吸附能力的影响。研究结果表明,热解条件对吸附能力的影响排序为温度>时间>粒径>升温速率。400 μm胶粉以40 ℃/min升温速率,在800 ℃条件下热解1.5 h,所获得的热解炭不经活化,其比表面积S_BET可达114 m²/g,能有效吸附Cu²⁺、亚甲基蓝和腐殖酸,但对苯酚的吸附能力较弱,对Cu²⁺、亚甲基蓝和腐殖酸的适宜吸附条件分别为热解炭投加量分别为1、2 、1.5 g/L,平衡吸附时间分别为2、1、3 h,吸附质初始浓度分别为120、100、6 mg/L,pH分别为4.5～6、1.0、8.0。未经活化的废轮胎热解炭可作为商业活性炭的廉价替代品,其适宜的吸附质为重金属及较大分子类型的有机物。     

天然沸石对甲基橙的吸附研究

用分光光度法研究了天然沸石对甲基橙的吸附行为.较低的pH、较高的温度有利于吸附,3h吸附基本达到平衡,增加溶液中NaCl、CaCl2的浓度降低沸石对甲基橙的吸附量.随着平衡浓度增加,吸附量增大,且吸附符合Langmuir等温吸附方程,30℃时最大吸附量为7.06mg.g-1.     

火山渣吸附低温水体中SO2-4的效果

以火山渣为吸附材料, 研究其对低温水体中SO^2-₄的吸附效果及影响因素. 实验结果表明： 火山渣对SO^2-₄具有较好的吸附效果; 当SO^2-₄初始质量浓度为100~ 1 000 mg/L时, 吸附量随初始质量浓度的增加而增大; 当ρ（SO^2-₄）=1 000 mg/L时, 火山渣最大吸附量为6.24 mg/g, 平衡时间最短, 为4 h; 吸附过程的最佳pH=7; Ca²⁺,Mg²⁺对火山渣吸附SO^2-₄有一定促进作用, 而Cl^-与NO^-₃具有抑制作用.     

去除水体中F-和SO2-4的吸附材料

选择火山渣、 骨炭、 粉煤灰和锰砂为吸附材料, 考察其去除水体中F^-和SO^2-₄的性能, 并将火山渣和骨炭进行改性, 研究其改性后的动力学规律. 结果表明： 火山渣和骨炭对F-的吸附量分别为0.092,0.041 mg/g, 对SO^2-₄的吸附量分别为5.72,3.99 mg/g; 粉煤灰和锰砂对F^-的吸附量均低于0.020 mg/g, 均未吸附SO^2-₄;Al₂(SO₄)₃可作为改性剂; 经质量分数为10%的Al₂(SO₄)₃联合热改性后火山渣对F^-的最大吸附量为0.099 mg/g; 经质量分数为10%的Al₂(SO₄)₃化学改性后火山渣对SO^2-₄的最大吸附量为5.93 mg/g; 二者动力学吸附规律均符合准二级方程.     

黄原酸化改性凹凸棒土对Pb2+的去除性能

以NaOH和CS₂为黄原酸化剂,MgSO₄为稳定剂,黄原酸化改性凹凸棒原土(N-XAP)制得了黄原酸化凹凸棒土(X-ATP).X-ATP对Pb²⁺具有良好的吸附性能,采用单因素试验得到在其处理含Pb²⁺模拟废水时的最佳条件为温度20～25 ℃、起始质量浓度400 mg·L^-1、吸附剂质量浓度2.0 g·L^-1、pH值5.0～6.0、振荡吸附时间30 min.最高去除率可达99.82%,Pb²⁺残余质量浓度为0.720 0 mg·L^-1,低于国家1级排放标准.对X-ATP及其原料进行了SEM、XRD和粒度分析等结构表征,进一步佐证了其对Pb²⁺的良好吸附性能.     

改性玉米芯及其对废水中Cr6+的吸附研究

选取玉米芯作为吸附剂,对废水中Cr⁶⁺进行吸附研究,因玉米芯本身吸附效果不佳,故对其进行改性。经H₃PO₄、NaOH、NaNO₂溶液改性后的玉米芯可以使其孔隙扩展、比表面积变大,能够较高效地去除废水中Cr⁶⁺。实验结果表明：当模拟废水中Cr⁶⁺初始浓度为20 mg/L、体积为50.00 mL时,玉米芯经NaOH溶液改性后,投加量为0.040 g,pH为5.00,吸附时间为20 min时,吸附效果最佳,废水中Cr⁶⁺的去除率为96.83%。此时,改性后玉米芯吸附Cr⁶⁺的过程与Freundlich吸附等温模型和准二级动力学模型拟合度较高。     

城市剩余污泥基吸附剂对水中两种喹诺酮类抗生素的去除

以城市污水处理厂剩余污泥为原料, 通过HNO₃活化、NaOH活化以及H₂O₂氧化改性制备吸附剂(sewage sludge-based adsorbent, SSA), 研究其对水中环丙沙星(CIP)和洛美沙星(LOM)的去除及影响因素。采用扫描电子显微镜和傅里叶红外转换光谱对吸附剂表面形貌及官能团进行表征, 采用控制变量静态吸附实验方法, 考察吸附剂投加量、温度、溶液pH和离子强度等因素对吸附剂去除两种抗生素的影响。结果表明: 实验条件下, 经过0.1 M HNO₃活化后的改性吸附剂对两种抗生素的去除效果最好, 改性后吸附剂表面粗糙的结构可为抗生素的吸附提供更多的位点, 表面含氧官能团可以通过形成氢键增强对水中有机物的吸附。当抗生素浓度为10 mg/L时, 吸附剂对CIP和LOM的吸附量分别为8.95和7.28 mg/g, 最高去除率分别为90%和73%。吸附剂对CIP和LOM的吸附过程均符合准二级动力学方程, Langmuir等温方程能够很好地描述吸附剂 对两种抗生素的吸附行为, 主要为单分子层化学吸附。经5次循环使用后, 吸附剂对CIP和LOM的去除率仍可达84%和67%。研究结果可为抗生素污染控制提供一条经济有效的技术途径。     

火山渣对地下水中Cd2+的吸附效果

针对水体中Cd²⁺污染问题, 采用生态安全型火山渣进行吸附低温水体中Cd²⁺的实验研究, 分析火山渣吸附Cd²⁺的效果及影响因素. 结果表明： 火山渣是一种具有潜在应用价值的Cd²⁺吸附剂, 1.00 g火山渣对10 ℃,0.5 mg/L水体中Cd²⁺的去除率达97.10%; 接近中性环境有利于吸附Cd²⁺; Ca²⁺,Mg²⁺,NO^-₃对火山渣吸附Cd²⁺有抑制作用, Fe²⁺和 Mn²⁺的抑制作用较小; 当NH⁺₄和NO^-₂的质量浓度低于50 mg/L时, 对吸附无影响, 当其质量浓度大于50 mg/L时, 对吸附有抑制作用; SO^2-₄对吸附作用无影响; 质量浓度较大的HCO^-₃对吸附Cd^2+有促进作用.