共价有机骨架/碳纳米管复合材料中锂离子吸附与传输特性的分子模拟

利用分子模拟方法对共价有机骨架 (covalent organic framework, COF)/碳纳米管(carbon nanotube, CNT) 复合材料 COF@CNT 中锂离子 (Li$^{+})$ 的吸附与传输特性开展研究, 明确了 Li$^{+}$ 的吸附位点与吸附顺序, 得到了相应的吸附能, 并观察 COF@CNT 的表观形貌变化. 当达到饱和吸附状态时, COF@CNT 的体积变化率仅为 0.25, 平均电压保持在 2.00 V 以上, 而理论容量则高达 1 402.47 mAh/g. 此外, Li$^{+}$ 在 COF@CNT 内部的电导率大于其在单纯 CNT 中电导率的实测值. 模拟结果可为此类体系的实际应用提供理论基础.     

玉米芯活性炭改性及其对CO_2吸附性能

研究了提高玉米芯活性炭对CO2气体吸附性能的方法和途径,对自制的玉米芯活性炭进行了氧化改性和还原改性.改性后C元素质量分数都减少了10%左右.经硝酸和硝酸盐氧化改性后其表面含氧官能团明显增多;经碳酸盐碱性还原改性后引入了CO2-3根;经氨水碱性还原改性后引入了大量氨基基团,表明成功地对制备的玉米芯活性炭进行了氧化和还原改性.其中,利用Ca(NO3)2改性后样品对CO2的吸附量比改性前提高了21.2%;经过Na2CO3改性后样品对CO2的吸附量提高了28.5%.因此,制备的玉米芯活性炭经过Na2CO3改性后更有利于其应用于CO2吸附分离.     

一种钯离子印迹聚合物的制备优化研究

采用沉淀聚合法, 以PdCl₄²⁻为模板, 以4-乙烯基吡啶(4-VP)、2-烯丙巯基烟酸(ANA)、2-乙酸胺基丙烯酸(AAA)为功能单体, 加入交联剂二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)和致孔剂甲醇, 制备钯离子印迹聚合物。通过添加不同种类、用量的功能单体和不同用量的交联剂, 探究不同制备条件对钯离子印迹聚合物制备效果的影响。优化结果表明, 与ANA和AAA功能单体对比, 4-VP和PdCl₄^2–能形成4:1的稳定配合物, 结合常数最大, 印迹效果最好, 是 3 种功能单体中用于制备钯离子印迹聚合物的最佳选择。吸附试验结果进一步表明, 按照模板、功能单体、交联剂用量比例为1:4:40制备的钯离子印迹聚合物对Pd(II)的吸附量最大, 为5.042 mg/g。     

活性氧化铝固定床吸附除氟的模型化研究

建立了活性氧化铝固定床吸附除氟过程的数学模型,通过连续实验获得了Langmuir吸附容量qm以及Langmuir常数KL,运用最小二乘法拟合了吸附过程的总传质系数ks,并使用龙格-库塔法求得模型的数值解。为了验证模型的可靠性,将所建立模型的计算结果与实验结果进行比较,使用相对误差法进行分析。结果表明当空速小于6.0 h-1时,6组模拟与实验数据的相对误差均小于10%,模拟与实验所得穿透曲线吻合良好。所建立模型的准确性能够满足工程应用和设备设计的需要。     

快速真空变压吸附制氧的排放气充压过程研究

测试了微型制氧吸附剂的平衡吸附特性,在此基础上选出适合快速真空变压吸附制氧的吸附剂. 针对传统的单塔两步快速变压吸附制氧含量低问题,提出了提高产品气氧含量的单塔快速变压吸附制氧的排放气和原料气组合充压流程,并对该流程进行实验研究. 结果表明:在单塔快速真空变压吸附制氧过程中,采用排放气和原料气组合充压流程可以有效提高产品气氧含量. 充压前排放气的压力和氧含量是影响产品气氧含量的关键参数,采取合适的排放气压力和较高氧含量的排放气可获得更高的产品气氧含量. 在吸附和解吸压力分别为240 kPa和60 kPa时,采用排放气和原料气组合充压的快速真空变压吸附流程可获得氧体积分数90%的产品气,其产氧率为325. 08 L·h-1·kg-1 .     

荔枝壳对Cr(VI)的吸附性能研究

为考察荔枝壳对废水中Cr(VI)的吸附性能,用电镜对荔枝壳进行表征,并考察了p H、吸附剂用量、时间和温度对吸附性能的影响。结果表明荔枝壳表面粗糙、凹凸不平,对Cr(VI)具有较强的吸附能力。在温度25℃下,震荡吸附3 h,荔枝壳对Cr(VI)去除率可达91.5%。荔枝壳对Cr(VI)吸附的动力学和热力学研究结果表明,该吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温方程。     

柴东石炭系页岩微观孔隙结构与页岩气等温吸附研究

基于柴达木盆地东部石炭系泥页岩的孔隙结构分析,结合甲烷和二氧化碳在泥页岩中的高压等温吸附实验,对超临界条件下页岩气等温吸附特征进行研究,探讨页岩气的吸附机制。结果表明:柴达木盆地东部石炭系泥页岩具有多尺度孔隙结构,微孔比较发育,微孔比表面积对BET比表面积有较大的贡献;甲烷Langmuir吸附量随微孔比表面积或微孔体积的增加而增加,两者呈正相关性,同时受到微孔大小分布的影响;在超临界条件下,简单的Langmuir方程可近似拟合甲烷吸附的实验数据,而修改的微孔充填(Dubinin Radushkevich,D-R+K)超临界吸附模型对甲烷和二氧化碳吸附数据的拟合效果最好;吸附气可能主要以微孔充填的方式存在,而微孔为吸附气的主要储集空间。     

二类油层中三元复合驱体系的损耗及有效作用距离

采用天然露头岩心进行驱油物理模拟,研究三元复合体系在地层中不同运移距离下的界面张力以及化学剂损失规律。结果表明:二类油层中复合体系的各组分损失严重,表面活性剂在运移前20%距离后即损失了80%,此时碱、聚合物的损失率也达到23%和12%;复合体系运移全程距离后表面活性剂、碱和聚合物的损失率分别达到了92%、42.8%和31%,损失量都较为显著。复合体系的化学剂主要损失在注入井附近地层中,且这部分损失主要为"无效损耗",对采收率的贡献值有限。化学剂的损失导致复合驱的驱油效果也逐步降低。复合体系的超低界面张力实际的有效作用距离仅为前20%距离,因而对提高采收率的贡献十分有限,而对20%井距之后的水驱残余油的进一步启动则是三元复合驱发展的潜力方向。     

类水滑石的插层改性及其对沼液中磷的吸附分离

通过恒定pH法成功合成了均苯四甲酸插层的锌铝类水滑石(Zn2Al-PMA-LDHs),考察了它的特征结构及组成通式,并对沼液中磷的吸附性能进行了研究.结果表明,Zn2Al-PMA-LDHs对四川遂宁沼气工程所产沼液中磷的吸附性能要大大优于未插层的锌铝类水滑石(Zn2Al-Cl-LDHs).当吸附剂用量为0.1g/L时,Zn2Al-PMA-LDHs在4h内,对沼液中磷的吸附量由未插层前的11.58mg/g提高了约248%,达到40.31mg/g.同时该吸附剂对沼液中磷酸根的吸附过程符合准二级吸附动力学模型,吸附等温线表现为Langmuir型.用0.1 mol/L NaOH溶液对吸附后的Zn2Al-PMALDHs进行解吸再生,经过4个循环周期,其对沼液中磷的吸附量仍能达到首次吸附量的70%左右.     

亚甲基蓝在CaTiO_3上的吸附动力学

详细考察了CaTiO3投加量、溶液pH值以及亚甲基蓝(methylene blue,MB)初始质量浓度对MB在CaTiO3上的平衡吸附率的影响,分析了MB在CaTiO3上的吸附等温式.结果表明,CaTiO3投加量对MB的平衡吸附率影响很小.溶液pH值为7时MB的平衡吸附率高于溶液pH值为4和10时MB的平衡吸附率,说明中性条件有利于MB在CaTiO3上的吸附.MB在CaTiO3上的平衡吸附率随MB初始质量浓度增加而显著降低.MB在CaTiO3上的吸附符合Langmuir吸附等温式,MB在CaTiO3上的饱和吸附量为1.64 mg/g.