MIL-101(Cr)/共聚酰亚胺混合基质CO2/CH4分离膜的性能表征

为了有效提高膜分离技术对CO2/CH4 混合气的分离效果,以2-双(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐(6FDA)为二酐单体、2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺(TMPDA)和2,6-二氨基甲苯(2,6-DAT)为二胺单体,制备新型6FDA 型聚酰亚胺共聚物6FDA-TMPDA/2,6-DAT.将金属有机骨架(MOF)材...     

金属有机框架材料MIL-101(Cr)的合成及其对烟酸的吸附

采用水热法合成了MIL-101(Cr)材料,并通过X-射线衍射法(X-ray diffraction, XRD)和红外光谱法(infrared spectroscopy, IR)确定了材料的结构,利用扫描电子显微(scanning electron microscope, SEM)技术及物理吸附技术表征了材料的形貌与孔结构。表征结果表明,所合成的MIL-101(Cr)材料具有物相单一、大小均匀、结构稳定的特点。同时研究了其对水溶液中烟酸的吸附行为,研究结果表明,MIL-101(Cr)对烟酸的吸附在20 min时即可达到平衡,且为准一级动力学过程,符合Langmuir吸附模型,最大吸附量为56.7 mg·g^-1,且17 mg MIL-101(Cr)吸附剂可实现20 mg·L^-1烟酸溶液中40%溶质的去除率。以上实验结果可为探究MIL-101(Cr)去除水中有机污染物提供参考。     

混合配体法合成氨基MIL-101(Cr)及其二氧化碳吸附和除湿性能

报道一种原位合成氨基功能化金属框架材料(Metal-Organic Framework,MOF)的方法.该方法采用混合配体使2-氨基对苯二甲酸部分替换金属有机骨架材料MIL-101(Cr)中的对苯二甲酸,以实现材料的氨基功能化.实验结果表明,对苯二甲酸是引导组装MIL-101框架时必不可少的成分,并且2-氨基对苯二甲酸在MOF框架中的含量可以通过化学计量比来调控.氨基功能化MIL-101(Cr)的比表面积大,热稳定性高,空气中分解温度高达300℃以上.氨基功能化MIL-101(Cr)的颗粒形貌和纯MIL-101(Cr)总体类似,但是颗粒表面变得粗糙.此外,该功能化材料还表现出优异的CO_2和水蒸气吸附能力:30℃4 MPa下,CO_2吸附量可达19 mmol·g~(-1),CO_2/N_2理想分离系数达16以上.还在常温下测试了其在密闭容器中对水蒸气的吸附性能,将湿度从71%降低至38%,可作为电力开关柜和端子箱等的潜在除湿装置.     

H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2的制备及其吸附性能的研究

采用水热法将磷钼酸H_6P_2Mo_(18)O_(62)与金属有机骨架MIL-101(Cr)-NH_2负载,制备出新型吸附剂H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2,通过XRD、BET、FT-TR、SEM、N2吸附-脱附表征手段测试分析,对该材料负载杂多酸前后的各种物理化学性质进行表征.并探究了H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2对MB的吸附性能,结果表明H_6P_2Mo_(18)O_(62)/MIL-101(Cr)-NH_2对亚甲基蓝的吸附率比纯的金属有机骨架MIL-101(Cr)-NH_2高,进一步探究了温度、接触时间、初始pH和MB初始浓度对吸附实验的影响.吸附热力学和动力学研究表明,热力学实验数据符合langmiur等温曲线,动力学符合拟二级动力学.热力学参数-20 ΔG 0说明该吸附是自发进行的物理吸附过程,ΔH 0说明该吸附过程吸热.     

玉米芯活性炭的CH_4/N_2吸附分离性能研究

煤层气中CH_4/N_2的吸附分离是变压吸附分离领域的难题之一,高性能吸附剂的制备是解决这一问题的关键。以玉米芯为原料,KOH为活化剂,采用一步炭化法制备得到玉米芯活性炭,并探究活化温度对活性炭孔结构、表面性质及CH_4/N_2吸附分离性能的影响。采用FTIR,SEM,XPS,N_2吸附-脱附等方法对活性炭的元素组成、孔结构和表面性质进行表征,并采用Freundlich等温式对25℃下活性炭的CH_4和N_2吸附等温线进行拟合。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭比表面积、微孔比表面积和微孔孔容均增加,而表面含氧官能团的含量有所下降。在25℃,100 kPa条件下,活性炭对CH_4和N_2的吸附量与0.47～0.90 nm的微孔孔容有关;而CH_4/N_2平衡分离比与V_(0.47～0.55 nm)/V_(0.47～0.90 nm)和表面含氧官能团的含量有关。活性炭AC-T700具有最高的CH_4吸附量(35.3 cm~3/g),同时CH_4/N_2平衡分离比达到3.5.     

MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附行为研究

采用溶剂热法制备MIL-101(Fe)用作吸附材料,借助XRD、SEM、XPS及氮气吸脱附测试对所制材料的形貌及结构进行表征,研究了溶液pH值、反应时间、溶液浓度以及温度对其吸附草甘膦行为的影响。结果表明,当pH为3时,MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附效果最佳,且随着温度的升高,MIL-101(Fe)对草甘膦的吸附速率明显增加,吸附过程符合拟二级动力学,等温吸附实验数据符合Langmuir和Temkin模型。MIL-101(Fe)吸附草甘膦属自发吸热的化学吸附反应,MIL-101(Fe)的中心金属Fe与草甘膦中O的配位在吸附过程中起主要作用。     

CO_2/CH_4在干酪根中竞争吸附规律的分子模拟

选取有机质作为研究对象,构建干酪根模型,采用巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)方法和分子动力学方法(MD)研究不同摩尔分数、不同压力下CH_4和CO_2的气体的竞争吸附行为以及吸附引起的干酪根本体形变。结果表明:CH_4和CO_2单组分吸附时吸附量随着压力的增大而增大,CO_2吸附会在较小的压力时达到饱和,两种气体吸附符合Langmuir吸附规律,可以使用Langmuir方程进行拟合;在相同的压力和温度下,CO_2/CH_4吸附选择性会随着CO_2摩尔分数的增大而减小,CO_2更易被干酪根吸附;干酪根与CO_2有较强的相互作用,干酪根中不同的原子对吸附起着不同的作用;低压阶段吸附是引起体积应变的主要原因,高压阶段压力对体积应变发挥明显作用。     

酰胺类溶剂在合成MIL-101(Cr)中的作用

在现有制备MIL-101(Cr)的过程中需有复杂的后处理纯化步骤,原料不能被充分利用.为了简化后处理过程,本文采用水热法合成MIL-101(Cr),并根据对苯二甲酸易溶于酰胺类溶剂的特点,在合成过程中分别加入适量的酰胺类溶剂N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)和N,N-二甲基甲酰胺(DM...     

H3 PMo12 O40/MIL-101(Fe)的制备及其吸附性能研究

采用水热法将Keggin型磷钼酸H_3PMo_(12)O_(40)与金属有机骨架MIL-101(Fe)复合,制得复合材料H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe).通过SEM,XRD,IR和TG等表征方法,结果证实成功合成了复合材料H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101 (Fe).以H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe)为吸附剂,以亚甲基蓝(MB)水溶液为目标染料废水.探究溶液的初始p H、温度、初始的浓度等条件对吸附剂吸附性能的影响.发现了H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe)对MB的去除率明显高于两种纯物质.同时吸附机理实验证明,复合材料H_3PMo_(12)O_(40)/MIL-101(Fe)对MB吸附过程符合Langmuir等温吸附模型以及拟二级动力学模型.热力学参数ΔΗ0和ΔG 0表明该吸附过程是自发和放热的.     

金属有机骨架MIL-101(Fe)吸附As(Ⅲ)的性能

以对苯二甲酸为有机配体,Fe(Ⅲ)为中心金属,采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MIL-101(Fe),通过XRD,SEM对其结构进行了表征.用MIL-101(Fe)吸附溶液中的As(Ⅲ),考察了溶液pH值、反应时间、溶液浓度及温度对吸附的影响.结果表明:溶液pH对吸附影响明显,pH=9时,吸附效果最佳;MIL-101(Fe)对As(Ⅲ)的吸附速率较快,吸附过程符合拟二级动力学;等温吸附实验数据用Langmuir和TemKin模型拟合良好,303 K条件下,MIL-101(Fe)对As(Ⅲ)的最大吸附量为211.42 mg·g~(-1);热力学参数ΔG、ΔH均小于0,吸附过程为自发放热反应;MIL-101(Fe)的中心金属Fe与亚砷酸根的配位作用在吸附过程中起主要作用.     

基于绝对吸附量的页岩吸附CH_4和CO_2的热力学特征

为从热力学角度揭示陆相页岩对CH_4和CO_2的吸附机理,选取鄂尔多斯盆地延长组页岩进行不同温度下的CH_4和CO_2等温吸附实验,分析了过剩吸附量与绝对吸附量的差异,进而利用Clausius-Clapeyron方程研究了基于不同类型吸附量的吸附热力学特征。研究结果表明:绝对吸附量大于过剩吸附量,二者差值随温度升高而减小,随压力升高而增大,且吸附气为CO_2时,二者差值较CH_4大;采用过剩吸附量获得的等量吸附热明显偏高,并存在低吸附量阶段的负值现象,应当采用绝对吸附量计算等量吸附热;等量吸附热与吸附量间满足线性正相关,且吸附CH_4的等量吸附热大于CO_2,吸附CH_4和CO_2的绝对初始等量吸附热分别为52.04和27.71 kJ/mol,说明延长组页岩对CH_4的吸附作用力较强。     

微孔玻璃的制备及其吸附分离N_2/CO_2研究

吸附法脱除二氧化碳的关键在于开发高效的吸附剂.采用溶胶-凝胶法制备微孔玻璃,首先通过控制pH值、乙醇用量、温度等参数来得到适宜的干凝胶,干凝胶在高温下熔融形成玻璃体后,依次进行分相和酸浸析处理后得到微孔玻璃.结果表明:在pH值1~2、凝胶温度50℃、熔融温度1 175℃条件下,可以得到孔径集中在0.7~2.0 nm的微孔玻璃;随着盐酸浓度的升高,微孔玻璃的平均孔径逐渐增大,而孔体积和比表面积则逐渐减小;微孔玻璃对N2/CO2具有较高的吸附选择性,分离因子可达8.4以上.     

改性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

通过硝酸铁浸渍改性制备改性芦苇生物炭,研究改性生物炭(FeBC500)和原始生物炭(BC500,BC,biochar)对Cr(Ⅵ)的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和Zeta电位等测试技术对材料进行表征并进一步探究吸附...     

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.     

Cu/Fe/Al-LDHs的制备及其光催化还原CO_2制备CH_4研究

采用共沉淀法制备了Cu/Fe/Al-LDHs催化剂,并以Cu~(2+)含量为影响因素,结合XRD,SEM,TG,UV以及FIR等方法对其进行表征。研究发现:不同摩尔比的Cu/Fe/Al-LDHs均为典型的层状结构半导体材料,且随着Cu~(2+)含量的逐步增加,Jahn-Teller效应增强,Cu/Fe/Al-LDHs的结晶度下降。通过常温、常压下的催化剂对CO_2(g)+H_2O(g)光催化还原制CH_4的反应,验证了不同摩尔比的催化剂均具有光催化反应活性;讨论了经过不同温度焙烧后的Cu/Fe/Al-LDHs的光催化活性,结果表明:焙烧后形成的CuFe_2O_4和CuAl_2O_4等混合氧化物的光催化性能更好,CH_4产率更高。     

聚醚酰胺CH_4/N_2气体分离膜

为了有效分离CH_4与N_2以提高煤层气的利用率,用溶剂挥发法制备了聚醚酰胺(Pebax3533)气体分离膜.通过红外光谱,差示扫描量热仪以及原子力显微镜对膜结构进行了表征,并考察了不同压力、温度条件下CH_4、N_2单气体渗透性能以及0.1 MPa、25℃条件下混合气的体积分数变化情况.结果表明:随温度升高,CH_4与N_2单气体的渗透性都增大,而CH_4/N_2选择性降低;随压力增大,CH_4与N_2单气体的渗透性都减小,而CH_4/N_2选择性提高.经过膜分离后的混合气,N_2的体积分数由80%降低到61.7%,而CH_4的体积分数则由20%提高到38.3%,达到煤层气发电应用要求.     

(Fe,Cr)_3O_4上CO、CO_2吸附性能的研究

本文用脉冲色谱技术和液氮冷阱分离技术研究了(Fe,Cr)_3O_4上CO、CO_2的吸附和反应性能。本文还用色谱法测定了吸附热。在(Fe,Cr)_3O_4上CO的吸附热为44.4千焦/摩(70—160℃),改变样品中的含铬量对CO的吸附热影响不大。CO_2的吸附热在低温区(76-155℃)为38.3千焦/摩;高温区(292.5—380℃)为32.6千焦/摩,但对缺氧表面可高达73.2千焦/摩(349—412℃)。这表明(Fe,Cr)_3O_4的表面状态不同,对高温区CO_2吸附热影响很大。     

南宁市南湖湿地秋季水-气界面温室气体(CO_2/CH_4)通量及其影响因子

城市湿地是湿地生态系统碳循环的重要组成部分,研究城市湿地温室气体(CO_2/CH_4)排放特征及其影响因素对区域的碳平衡估算以及控制温室气体排放具有重要的意义。于2019年11月到2020年1月(秋季)利用密闭箱-气相色谱法对南湖湿地水气界面(CO_2/CH_4)通量进行了观测,结果表明,南湖秋季水-气界面CO_2平均通量为-184.73±400.14 mg CO_2/m~2·h,整体为大气CO_2的汇,南湖秋季水-气界面CH_4平均通量为0.96±2.2 mg CH_4/m~2·h,整体为大气CH_4的源。水体溶解性无机碳是影响南湖秋季水气界面CO_2通量最重要的影响因子,溶解性总磷是影响南湖秋季水气界面CH_4通量最重要的影响因子,南湖湿地秋季固定249.96t CO_2当量的含碳温室气体。     

甲硫基官能化MIL-101(Cr)负载银纳米粒子复合催化剂的制备及其催化性能

用3-(甲硫基)苯胺(MA)修饰金属-有机骨架MIL-101(Cr)(简称MIL-101)得到MIL-101-MA;然后,通过Ag—S键的作用将Ag纳米粒子固定在MIL-101-MA表面,得到Ag@MIL-101-MA复合材料。产品经XPS、SEM、EDX、Raman和XRD表征,结果表明:获到了分散均匀、稳定而不团聚的Ag@MIL-101-MA复合材料。将其用于催化还原4-硝基苯酚(4-NP)得到4-氨基苯酚(4-AP)的反应,表现出很高的催化活性,在室温下反应5 min,4-NP的转化率接近100%。另外,5次催化循环后,该反应的转化率仍高达95%。     

以羧酸盐为有机配体合成金属有机骨架材料MIL-101(Cr)

以羧酸盐取代羧酸对苯二甲酸为有机配体水热合成MIL-101(Cr),可以解决对苯二甲酸难溶于水而堵塞微孔道的问题。通过N_2吸附、X线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等方法对以羧酸盐为有机配体合成的MIL-101(Cr)进行表征。结果表明:未纯化的MIL-101(Cr)微孔结构非常清晰,BET比表面积(S_(BET))达到2 600m~2/g;产品颗粒均匀,为60 nm的小粒径晶体,远小于传统水热法产品的粒径;以羧酸盐为有机配体合成的MIL-101(Cr)无需复杂的后续纯化过程,即可得到高纯度的产品,收率达70%。