硅胶的再生与实用技术

硅胶作为工业上常用的高活性吸附材料,目前应用在很多领域。硅胶颗粒内部具有的多空隙结构,使得其对混合气体中的水蒸汽或气体中的有机物质具有极强的吸附能力。硅胶吸附饱和时,可以根据其不同类型采用不同工艺进行再生,使其恢复活性,达到重复使用的目的。目前,工业上常将硅胶用作气体干燥剂和物品防潮剂。对硅胶再生及其在化工催化剂、中药提纯、食品干燥、高精电子、污水处理、啤酒提纯、高级涂料、高级化妆品等工业领域的应用进行了介绍。     

空心砖对废水中污染物吸附能力的研究

如何处理废水中的各种污染物,成为当前的一大课题。本文主要介绍了水处理方法中的以氨氮、化学需氧量、总氮、总磷为被测污染因子,树脂、空心砖粉、粉煤灰、活性炭为吸附剂,采用物理吸附的方法,来确定各种吸附剂对各种污染物的吸附能力。本实验主要研究工业发展产生的固体废弃物与废渣作为人工湿地填料对污染物的吸附能力。实验结果表明,空心砖对氨氮的吸附能力强于其他吸附剂,且四种吸附剂的吸附容量随吸附剂量的增加而增大;活性炭对COD的吸附能力强于其他吸附剂,且四种吸附剂对COD的吸附容量存在较大差异。     

粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂去除水中磷(V)

以粉煤灰和硝酸铁为原料制备了粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂。通过扫描电子显微镜(SEM)对吸附剂进行微观形貌观察,采用静态吸附实验方法,分别用碱处理过的粉煤灰和粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂处理含磷酸氢根废水,得到了吸附等温平衡数据。用Langmuir模型和Freundlich模型进行回归分析。结果表明,未负载粉煤灰对磷酸氢根的吸附比较符合Langmuir模型,而粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂更符合Freundlich吸附模型。     

粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂去除水中磷(Ⅴ)

以粉煤灰和硝酸铁为原料制备了粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂。通过扫描电子显微镜(SEM)对吸附剂进行微观形貌观察,采用静态吸附实验方法,分别用碱处理过的粉煤灰和粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂处理含磷酸氢根废水,得到了吸附等温平衡数据。用Langmuir模型和Freundlich模型进行回归分析。结果表明,未负载粉煤灰对磷酸氢根的吸附比较符合Langmuir模型,而粉煤灰/水合氧化铁复合吸附剂更符合Freundlich吸附模型。     

改性粉煤灰/膨润土混合吸附剂去除水体土霉异味MIB和geosmin研究

通过硫酸活化膨润土和粉煤灰,并按一定比例制备了一种对具有土霉味的2-甲基异莰醇(2-methylisoborneol,MIB)和二甲基萘烷醇(geosmin)有吸附清除效果的吸附剂,该吸附剂剂量为15mg/L,pH 8.0时,对MIB和geosmin的吸附率分别为59.9%和63.7%.MIB和geosmin无论是在单组份溶液体系还是双组份溶液体系都符合Freundlich等温吸附模型,表明该吸附过程不是单分子层吸附,而是一个非均相吸附体系.将其与高锰酸钾复合药剂(PPC)、粉末活性炭(PAC)分别去除水体土霉异味的效果进行了比较,结果显示,粉末活性炭的去除效率最高,合成吸附剂次之,高锰酸钾复合药剂去除效率最差.该吸附剂在去除水体土霉异味比单纯使用活性炭相比,其吸附综合效益具有一定优势,可以替代或者部分替代活性炭或者商品吸附剂.     

孔结构和表面酸性对多种分子筛吸附脱硫性能的影响

通过静态吸附实验考察了环己烷、苯、噻吩和四氢噻吩在MCM-41、SBA-15和NaY吸附剂上的吸附,探讨了分子筛孔结构与表面酸性位对吸附性能的影响。结果表明:MCM-41吸附剂的比表面积及孔体积均大于SBA-15吸附剂,使其对4种吸附质的吸附量均比SBA-15分子筛的大;NaY分子筛的孔径与环己烷、苯、噻吩和四氢噻吩的分子动力学直径相差不大,且其表面有L酸位和B酸位的存在,使得其对4种吸附质的吸附量远大于纯硅MCM-41和SBA-15分子筛;4种吸附质在NaY吸附剂上的饱和吸附量由大到小为噻吩、四氢噻吩、苯、环己烷,主要通过大π键与L酸作用的方式吸附;4种吸附质在MCM-41和SBA-15吸附剂上的饱和吸附量由大到小分别为四氢噻吩,噻吩,苯,环己烷,主要是通过硫原子上的孤对电子与B酸位作用的方式吸附。     

能源可持续发展的CO2捕集和利用的新方法

概述了与能源利用相关的CO2捕集、分离、转化和利用,认为二氧化碳的捕集和分离技术是实现能源系统中二氧化碳减排的关键.美国能源部的研究表明,目前利用醇胺溶液吸收二氧化碳的商业化技术能耗很高,占分离二氧化碳费用的三分之二.本文介绍一种新的设计理念"分子筐(MBS)",即采用固体吸附剂作为捕集和分离二氧化碳的新途径."分子筐"二氧化碳吸附剂是一种纳米多孔吸附剂,具有从混合气体中高选择性、高效吸收二氧化碳的能力.例如,由有机高分子复合材料和介孔分子筛如MCM-41和SBA-15组成的纳米多孔材料就是一种"分子筐"二氧化碳吸附剂.MBS吸附剂可以实现常压、20～100℃条件下、烟道气和其他气体中二氧化碳的高选择性、高效脱除.MCM-41和SBA-15分子筛孔道中加入PEI后其二氧化碳吸附能力和分离选择性大幅提高,用这种方法得到的吸附剂对二氧化碳来说像一个"分子筐".模拟烟道气组成条件下,测定湿度对二氧化碳吸附分离性能的影响,发现MCM-41-PEI吸附剂对湿烟道气中二氧化碳的吸附能力强于干烟道气.二氧化碳的捕集过程简易,吸附剂的再生只需使用气体吹扫或75～100℃的真空即可实现.循环实验表明MBS-CO2吸附剂具有优异的再生性能及稳定性.使用MBS吸附剂,从烟道气中捕集二氧化碳可自由选择溶剂,使吸附系统更加高效、经济、环境友好."分子筐"二氧化碳吸附剂的研究思路亦可用于混合气体中H2S的分离及CO2、H2S的同时分离.本文亦通过分析表征手段对"分子筐"二氧化碳新型吸附剂的工作原理进行了探讨,也对二氧化碳的利用及转化为液体燃料的途径进行了讨论.     

考虑提纯能耗的氢网络提纯优化

由于环保法规的日益严格以及原油的重质化使得炼厂迫切需要降低新氢消耗,提纯回用可降低新氢消耗,但是提纯过程将增加能耗。为了权衡两者变化关系以确定系统最优提纯流量,该文根据概念法确定氢网络公用工程节省量和夹点随流量变化线,综合考虑变压吸附提纯的相关费用,做出节省新氢费用-流量线和提纯费用-流量线,通过图像分析法确定最优的提纯流量和临界提纯流量。应用此方法对某石化企业氢网络分析结果为:该系统的临界提纯流量为4.8mol/s,最优提纯量为60.74mol/s,最优提纯流量下,新氢节约量为29.03mol/s,提纯后可节约费用2.41×10~6 US$/a。     

含CO体系在载铜吸附剂上吸附动态性能(1)--实验研究

采用动态法测定了含CO、CO2、CH4的单组分、二元、三元混合气体在负载铜吸附剂上的吸附动态数据,并对其传质机理作了定性分析,阐明了该体系的吸附动态特性,为动态模型的开发和吸附过程的设计提供了依据.     

钢渣/硅藻土复合吸附材料的制备及其性能表征

该实验首先对硅藻土原粉进行物理-化学提纯,以钢渣和硅藻土为基体材料,外加黏合剂、造孔剂进行复配,制备出吸附性能优于硅藻土和钢渣单独作为吸附剂使用的一种复合吸附材料。根据复合吸附材料对甲基橙溶液的吸附能力,确定出最佳制备配比:硅藻土质量分数占36%;钢渣质量分数占36%;钠基膨润土为黏合剂,质量分数占20%;碳酸钠和淀粉(碳酸钠∶淀粉=7∶3)为造孔剂,质量分数占8%。通过SEM和XRD对硅藻土和复合材料的微观形貌和物相组成进行分析。结果发现提纯后硅藻土具有明显均匀的微孔结构,与钢渣复配后,钢渣粒子均匀分布在硅藻土表面,增大吸附材料的孔隙结构,有利于增加比表面积和吸附点,提高了吸附染色剂的能力。     

耦合变压吸附简化模型的提纯回用氢网络协调优化

采用变压吸附(PSA)装置提纯含氢流股并回用至加氢过程,可以缓解炼油厂氢气亏缺的现状。该文采用了变压吸附简化模型,构建了提纯回用氢网络模型,以氢公用工程用量为目标函数,建立优化的数学模型,使用商业优化软件GAMS(general algebraic modeling system)平台建模,用DICOPT(discrete and continuous optimizer)作为求解器。案例研究结果表明:变压吸附装置存在最优入口氢气纯度。当吸附和解吸压力比增大、吸附选择性减小时,变压吸附的氢气回收率增大,氢公用工程用量减小。从氢网络优化的角度来说,一味地增加变压吸附装置入口流股氢气纯度以提高回收率的手段并不可取。     

离子型和非离子型表面活性剂在活性炭上的混合吸附

研究了25℃时Triton X-100(TX100),溴化十四烷基三甲铵(TTAB)和十二烷基硫酸钠(SDS)自其单组份水溶液及自TX100-SDS和TX100-TTAB混合水溶液在活性炭上的吸附。结果表明,三种表面活性剂自其单组份水溶液在活性炭上的吸附等温线均为Langmuir型;吸附能力以mol·g~(-1)为单位时的顺序为SDS>TTAB>TX100;在混合体系中,由于吸附质对吸附剂的竞争以及溶液体相中形成临界胶团浓度较小的混合胶团,使得离子型和非离子型表面活性剂的吸附相互抑制;混合体系中相应吸附量的关系是线性的。     

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.     

金属有机骨架材料Zr-FUM的低碳烃分离性能

选取高稳定金属有机骨架材料(metal-organic frameworks material,MOF)Zr-FUM作为吸附剂,测试了纯气体CH_4,C_2H_6,C_2H_4,C_2H_2,C_3H_8和C_3H_6的吸附性能;通过单组分的吸附数据,计算了吸附热和吸附选择性;采用变压吸附分离装置对等体积比的CH_4/C_2H_6,C_2H_6/C_3H_8,C_2H_2/C_2H_4及C_2H_4/C_3H_6等4组较难分离的混合气体进行了穿透测试,以考察低碳烃混合气体的分离性能;最后,系统地测试了Zr-FUM的稳定性和循环性能。结果表明:Zr-FUM对这4组混合气体的穿透时间差分别为8,10,5,11min,表现出较好的低碳烃分离能力;在机械压力2 MPa、温度100℃以及水蒸气环境中停留36h时,Zr-FUM结构仍未遭到破坏,有着很好的稳定性;经10次循环分离实验后,Zr-FUM仍然能保持稳定的分离能力,显示出较长的循环寿命。     

蒙脱石对Cu2+吸附性能及吸附工艺条件优化研究

从蒙脱石的提纯入手,进行了蒙脱石吸附Cu2+实验研究,结果表明蒙脱石对水中Cu2+的吸附性能主要受振荡速度、吸附时间、溶液pH值及吸附剂用量等因素的影响,30℃时蒙脱石对水中Cu2+的吸附等温曲线同时符合Langmuir方程和BET方程.在本实验条件下,蒙脱石对Cu2+(20 mL,Cu2+质量浓度均为50 mg/L)的最佳吸附工艺条件为振荡速度50 r/min,吸附时间60 min,吸附剂用量0.08 g,溶液pH为6.0,此时去除率达到99.2%.     

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.     

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。     

蒙脱石对Cu2+吸附性能及吸附工艺条件优化研究

从蒙脱石的提纯入手,进行了蒙脱石吸附Cu2+实验研究,结果表明蒙脱石对水中Cu2+的吸附性能主要受振荡速度、吸附时间、溶液pH值及吸附剂用量等因素的影响,30℃时蒙脱石对水中Cu2+的吸附等温曲线同时符合L angmuir方程和BET方程。在本实验条件下,蒙脱石对Cu2+(20 mL,Cu2+质量浓度均为50 m g/L)的最佳吸附工艺条件为:振荡速度50 r/m in,吸附时间60 min,吸附剂用量0.08 g,溶液pH为6.0,此时去除率达到99.2%。     

LI吸附-流动方程对二元混合气体在煤储层温度与压力影响下吸附的表征

用LI吸附-流动方程对唐书恒教授"二元混合气体等温吸附实验结果与扩展Langmuir方程预测值的比较"中的数据重新进行计算,定义了总物料衡算和甲烷物料衡算,根据等温条件下纯气体和二元混合气体的吸附实验数据计算的理论总吸附量与实测总吸附量较为吻合,相对误差绝对值在2.48%~12.15%之间,二元混合气体(甲烷与氮气)在吸附相中甲烷的摩尔分数xA在测定压力范围内变化量很小,并与混合气体进入吸附釜中甲烷的摩尔分数x_M很接近。     

石墨双向吸附特性的研究

使用高压匀浆泵制备出具有同时吸附长链正构烷烃和稠环芳烃能力的石墨吸附剂。借助于气相色谱、紫外光谱对吸附剂吸附能力进行了探讨,推导出等温吸附平衡方程,计算了等温吸附的平衡常数K(1400～40250)和标准自由焓变(-17～-26kJ/mol),证明了石墨吸附剂具有双向吸附能力。对影响石墨吸附的因素:吸附时间、温度、固液比、粒度及分散度进行了研究,认为石墨的粒度及分散度是影响石墨吸附的主要因素。