高吸水性能的新型复合吸附剂SiO2·xH2O·yCaCl2的孔隙结构测试与分析

介绍了一种由粗孔球形硅胶和氯化钙组成的新型复合吸附剂SiO₂·xH₂O·yCaCl₂. 为了分析它的吸附机理, 对粗孔球形硅胶和4个不同氯化钙含量的复合吸附剂, 采用扫描电子显微镜技术和ASAP2010吸附仪测试了它们的氮气吸附/解吸等温线、BET比表面积、孔径分布、孔容和平均孔径. 通过分析吸附、解吸等温线和滞后圈的形状, 推断出了粗孔球形硅胶和复合吸附剂的孔道结构主要包括两种类型: 一端开口的圆锥形和两端开口的圆锥形或双曲锥形管状孔隙. 通过对比分析孔径的分布, 结合滞后圈的形状, 给出了氯化钙在粗孔球形硅胶孔隙中填充过程的示意图. 实验测得了复合吸附剂和常用吸附剂(粗孔球形硅胶、细孔球形硅胶和分子筛13X)的25℃吸水等温线, 结果表明: 复合吸附剂的吸水量明显高于常用吸附剂的吸水量, 并结合孔隙分析结果对吸附等温线和液解现象进行了分析.     

吸附制冷中CaCl2-NH3的化学吸附前驱态研究

作为一种化学吸附制冷工质对, 在吸附制冷条件下, CaCl₂-NH₃在发生化学吸附之前, 由于van der Waals力相对于化学反应力作用距离比较长, 所以一般要先发生物理吸附. 这个状态称为化学吸附前驱态. 通过控制氯化钙不同的膨胀、结块现象, 在氨络合物的屏蔽系数作用下实现NH₂气体分子与Ca²⁺之间不同的距离长度, 从而得到了不同的化学吸附前驱态. 结果表明, 吸附剂发生严重膨胀现象而没有发生结块现象时, 由于化学吸附前驱态中NH₃气体分子与Ca²⁺之间距离较长, 吸附过程所需要的活化能增加, 吸附剂在反复的吸附、解吸过程中出现衰减现象. 而在吸附剂发生结块现象时, 由于NH₃气体分子与Ca²⁺之间距离受到有限空间的控制, 从化学吸附前驱态过渡到化学吸附态所需要的活化能相对较小, 其吸附性能不再出现衰减趋势. 利用化学吸附前驱态研究了吸附制冷等压线, 结果也表明, 在Ca²⁺的分布没有对NH₃气体分子的渗透性能产生影响的前提下, 化学吸附前驱态对试验结果起着决定性作用.     

氯化钙-氨的吸附特性研究及在制冷中的应用

目前的研究普遍认为, 氯化钙-氨(CaCl₂-NH₃) 吸附制冷工质对在吸附、解吸过程中的膨胀、结块等现象限制了这一吸附剂的应用. 通过调整吸附剂膨胀空间与吸附剂所占用体积的比例r_as, 研究了吸附剂吸附过程中的膨胀与结块对吸附性能的影响. 研究中发现, CaCl₂吸附中的衰减情况与r_as有关, 在r_as较大时, 吸附剂的衰减现象较严重. CaCl₂的吸附过程相对于解吸过程所存在的滞后现象已经超出物理吸附滞后圈理论所能够解释的范围, 该成因与化合物的稳定常数以及非稳定常数有关. 同时还发现, r_as过大或过小都会影响吸附剂的吸附性能, 说明吸附剂适度的结块有助于“氨合氯化钙”这一络合物的形成. 对r_ass为3︰1以及 2︰1时的活化能分析表明, r_as为2︰1时形成络合物所需的活化能要小于r_as为3︰1时所需要的活化能. 通过对实际制冷应用的分析表明, r_as为2︰1时, 在蒸发温度为0℃的条件下, 每个循环周期的制冷量可以达到945.4 kJ/kg吸附剂.     

SiO_2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能研究

选用疏水型SiO2气凝胶作为吸附剂,研究SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能,考察溶液的pH值、温度、吸附时间、SiO2气凝胶添加量等因素对吸附率的影响,并结合Freundlich等温吸附方程,探讨SiO2气凝胶对溶液中硝基苯的吸附规律和吸附机理.结果表明,最佳吸附条件为温度25℃,pH8.35,SiO2气凝胶的添加量为3.33 g/L、振荡时间为30 min,此时疏水型SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附率可达68.76%,吸附容量可达7.29 mg/g.SiO2气凝胶对废水中硝基苯的吸附性能与气凝胶的疏水性、有机溶液比表面积以及气凝胶的结构特性有关.     

页岩纳米孔吸附气表面扩散机理和数学模型

页岩富含纳米孔,且吸附气占总气量可高达85%,因此页岩气表面扩散对气体传输具有重要的作用.页岩气藏压力高,页岩表面能量非均质性强,吸附气非等温解吸附等,均加剧了吸附气表面扩散模拟的复杂性.基于低压条件下推导的Hwang模型,考虑高压条件下吸附气覆盖度的影响,建立了页岩吸附气表面扩散模型.同时,该模型还考虑了页岩表面能量非均质性、等量吸附热和非等温解吸附对表面扩散的影响.研究表明:1)表面扩散系数随压力的增大而增大,随温度的升高而增大,随表面活化能的减小而增大,随气体分子量的减小而增大;2)黏性流动、努森扩散和表面扩散对气体传输的贡献是此消彼长的,主要受孔隙尺度和压力的控制;3)表面扩散在微孔(半径2 nm)中,对气体传输贡献大,可高达92.95%;在宏孔(半径50 nm)中,贡献低于4.39%,可忽略;在介孔(2半径50 nm)中,表面扩散的贡献介于微孔和宏孔之间.     

MgH2-V体系H原子的扩散与吸附性能研究

基于MgH₂-5at%V机械合金化检测到VH_0.81/MgH₂相界的实验结果, 采用第一原理赝势平面波方法, 研究了MgH₂-V体系H原子的扩散与吸附性能. 结果显示: V合金化MgH₂形成VH/MgH₂相界, 靠近VH相区域的H原子形成的空位比未合金化时稳定, 而靠近MgH₂相区域的H原子形成的空位则不及未合金化时稳定; V合金化后, MgH₂-V体系中H原子在扩散过程中最大迁移屏障能较未合金化时减少, 即MgH₂-V体系较MgH₂相而言, H原子在其中更容易扩散; 对VH相而言, 容易形成V空位; 与H替代VH相中V原子相比, H原子更易以间隙位存在; 对于H原子通过VH/MgH₂相界的迁移, 以H原子占据VH相中的V空位时, 最为有利, 其次是H原子占据间隙位, 再次是H原子替代V原子位; 对VH不同表面吸附H而言, 物理吸附比化学吸附更容易发生, 与靠近MgH₂相区域表面吸附H比较, 靠近VH相区域表面H更容易被吸附.     

聚合物胶体晶模板技术制备三维有序铟锡氧化物大孔材料

以单分散性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球自组装形成的有序胶体晶体结构为模板, 制备了铟锡氧化物(ITO)有序大孔材料. 以扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及低温N2吸附/脱附等方法对ITO大孔材料的形态及其比表面积进行了表征. 结果表明, 烧结温度在500℃时, 能够得到较为完善的三维ITO大孔材料, 空间排布高度有序, 其有序结构与模板中PMMA微球自组装方式完全相同. 孔径大小均匀(~450 nm), 较之PMMA微球有所收缩, BET比表面积为389 m² · g^-1, 孔容为0.36 cm³ · g^-1. 此外, 发现Sn掺杂率物质的量比为5%时, 在真空中退火, ITO大孔材料的导电性能最好, 电阻率为8.2×10^-3 W · cm, 初步讨论了ITO大孔材料的导电机制, 认为氧缺位是获得较好电性能的主要原因.     

一种能同时吸附水中多种污染物的新型吸附材料:表面活性剂改性沸石

表面活性剂改性沸石是指将粉煤灰合成沸石后,使用十六烷基三甲基溴化铵进行表面修饰获得的一种新型吸附材料.本文评估了表面活性剂改性沸石从水中同时去除多类污染物的多功能性.目标污染物包括无机离子型污染物(氨氮和磷酸盐)、有机离子型污染物(亚甲基蓝和腐植酸)、可离子化有机污染物(不同pKa的双酚A,-氯酚和苯酚)和不可离子化的有机污染物(不同疏水性的苯胺,硝基苯,萘).与合成沸石相似,表面活性剂改性沸石吸附氨氮和磷的能力也较强.沸石内部孔隙中的负电荷可以去除氨氮;粉煤灰中的CaO,Al2O3和Fe2O3等成分经过沸石合成过程中的修饰可以吸附磷.研究结果还表明:尽管合成沸石对腐植酸,可离子化和不可离子化的有机污染物没有亲和性,表面活性剂改性沸石却对上述污染物具有很强的吸附能力.表面活性剂在沸石表面形成了双层胶束,使沸石外表面具有了疏水性,因此,可以吸附有机污染物.本研究表明表面活性剂改性沸石是一种很有前途的多功能水处理吸附剂.     

CO_2/CH_4在伊利石中的吸附特性研究

采用巨正则蒙特卡洛方法,对CO_2/CH_4混合物在页岩储层黏土矿物—伊利石孔隙结构中的吸附特性进行研究。模拟结果表明,随着地层深度的增加,在同一CO_2注入比例下,CH_4的吸附量呈现先增加、后趋于平缓的趋势;CO_2的吸附量变化较大,在CO_2注入比例不超过2时,吸附量先增加,在1Km左右(CO_2超临界点对应的地层深度附近)达到最大,然后开始下降,并逐渐趋于平缓,CO_2注入比例大于2时,吸附量先增加,在1Km左右达到最大,然后开始下降,之后又开始逐渐上升,并在地层5Km处时,趋于一个稳定值。随着CO_2注入比例的增加,同一地层深度处,CH_4的吸附量逐渐变小,且减小的趋势逐渐变缓;CO_2的吸附量逐渐增大,且增大的趋势逐渐变缓,而在地层5Km处时,当注入比例大于2时,CO_2的吸附量已达到饱和,不再随注入比例的增加而变化。通过对这些规律的研究和分析,并结合页岩气藏实际的开发条件,可为页岩气藏的高效开发提供一定的理论依据。     

中国科学SCIENCE IN CHINA(ZHONGGUO KEXUE)E辑第33卷2003年总目次

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多壁碳纳米管-氧化铝复合材料的制备及其力学、电学性能研究

研究了热压制备的多壁碳纳米管-氧化铝复合材料的力学、电学性能及与显微结构的关系. 通过添加4%(质量分数)的MWNTs(多壁碳纳米管), 所得材料的断裂韧性KIC达到5.55 MPa·m^1/2, 是相同条件下所得纯氧化铝断裂韧性的1.8倍. 通过SEM观察发现, 其增韧机制主要是碳纳米管对氧化铝晶界的钉扎机制, 碳纳米管的拔出机制也有一定的作用. 添加2%(质量分数)MWNTs, 并采用不同的分散混合方式, 在相同烧结成型条件下所得复合材料的KIC为3.97 MPa·m^1/2, 和纯氧化铝相比有所提高; 而其电阻率达到8.4×10^-3 W·m, 和纯氧化铝相比, 降低了14个数量级. 研究发现, 碳纳米管在复合材料中的增韧和提高导电性能方面的差异和复合材料的显微结构有很大的关系, 而显微结构的差异又和制备工艺之间有直接的联系.     

改性秸秆膨胀床与固定床吸附去除SO_4~(2-)

含硫酸根离子(SO42-)废水可对环境造成危害,在排放之前需降低SO42-浓度.本文利用改性秸秆阴离子吸附剂制备吸附柱,分别在膨胀床和固定床操作下进行动态吸附实验,研究改性秸秆阴离子吸附柱去除SO42-的性能.结果表明,在改性秸秆膨胀床操作中,膨胀率随流速提高而线性增大;随膨胀率的增加,膨胀床去除SO42-的穿透时间缩短,柱吸附量降低,膨胀率不宜大于25%;在改性秸秆固定床操作中,随高径比的增加,吸附柱去除SO42-的穿透时间延长;而随进水SO42-浓度和流量的增加,床层工作时间显著缩短;在实验流量下,膨胀床的处理效果略优于固定床.SO42-解吸实验表明,0.1 mol/L NaOH溶液解吸效果最佳,是合适的吸附柱再生液.     

常温常压下煤对N_2、CO_2气体的吸附实验研究

为更准确地模拟煤储层条件,设计了常温常压下煤吸附气体的实验方案,采用自制吸附反应釜和SP-3400型气相色谱仪,研究大样量(5kg)塔山矿、同忻矿和高海矿煤样吸附N_2和CO_2气体的能力,并计算各煤样不同吸附平衡时间下对此两种气体的吸附量,发现煤样对CO_2气体的吸附量均远远大于对N_2的吸附量,而对同种气体的吸附量虽然有所不同,但差值并不大。最后,根据实验结果分别计算了塔山矿、同忻矿和高海矿1g遗煤可吸附N_2和CO_2气体的量,探讨了将N_2和CO_2注入采空区后实现对CO_2气体封存的可行性。     

气体吸附对页岩裂缝表观渗透率和页岩气采收率的影响

页岩气以及无水压裂技术采用的二氧化碳都可使页岩发生吸附变形,影响其裂缝表观渗透率,同时表观渗透率还受到有效应力和流体流态的影响.页岩气渗流过程中多种物理场相互耦合使得吸附应变对表观渗透率的影响不易被分析,常被忽略.本文基于多孔弹性理论和页岩吸附变形的特点,建立了适用于多种边界条件的页岩裂缝表观渗透率模型,提出了分析吸附变形对表观渗透率影响的方案,并分析了一组富有机质页岩样品中吸附应变对其表观渗透率的影响,最终结合页岩气多尺度渗流模型分析了吸附变形对页岩气采收率的影响.研究结果表明:采用不同边界条件和气体测量页岩表观渗透率时,其主控机理并不相同;基于此特点,结合"固定围压"和"固定孔隙压力"条件下的非吸附性气体和吸附性气体测量所得的页岩表观渗透率数据,可以确定内部吸附变形对表观渗透率有较大影响,不可忽略;此外,相较于内部吸附变形,气体吸附引起的页岩整体变形对表观渗透率和页岩气采收率有更大影响.     

仿生软体吸附机器人:从生物到仿生

生物吸附是自然界中一种典型的运动模式,许多生物在进化中由于生存背景和物种的不同演变出各种各样的吸附系统,吸附系统是功能系统,其目的是让生物暂时或永久地附着在基体或另一个生物体上,防止脱落.生物系统的吸附机制可分为互锁、摩擦和黏结.黏结可进一步分为干吸附(范德华力)、湿吸附(毛细作用)、负压吸附、胶合(黏液),它们可独立或同时作用.基于自然界丰富的吸附方式,本文详细介绍了陆上/水下典型生物(壁虎、树蛙、章鱼、鮣鱼)的吸附机理,并对清道夫、海胆、蚍蜉幼虫、跳蛛、叶甲虫幼虫等生物的吸附机理进行简述.概述依据上述特定吸附机理而设计的仿生吸附装置,从仿生软体吸附机器人、仿生软体吸附设备、仿生吸附软材料结构等方面,对仿生吸附的研究成果进行列举,并提及部分性能研究和应用前景.以仿生鮣鱼吸盘为例,阐述了如何模拟生物系统制作仿生样机,并验证其性能,挖掘其潜在应用.对生物吸附方式分类归纳,总结被其带动的仿生吸附研究意义、发展现状和面临的问题,并指出仿生软体吸附机器人吸附机理细微化、结构刚柔耦合、仿生复合软材料应用、柔性驱动-传感-控制一体化、多学科交叉融合的发展方向.     

考虑水蒸气压力的平衡水页岩等温吸附

基于改进的容积法等温吸附实验装置,分别测量了甲烷在干燥、平衡水条件下的页岩等温吸附曲线,实验温度为303.15,323.15和353.15 K,实验最高压力达20 MPa,实验数据采用修正的Langmuir方程进行拟合.在开展平衡水页岩吸附实验时,考虑了水蒸气压力,认为实验气体为甲烷与水蒸气混合气体,重新计算了混合气体中甲烷吸附量,并从吸附热力学角度阐述考虑水蒸气压力的意义,最后在地层条件下讨论了水蒸气压力对页岩吸附的影响.结果表明,考虑/未考虑水蒸气压力的平衡水页岩Langmuir最大吸附量分别为0.053和0.039 mmol/g,未考虑水蒸气压力的甲烷吸附量被低估26.4%.干燥页岩的等量吸附热为11.6 k J/mol,考虑与不考虑水蒸气压力的平衡水页岩等量吸附热分别为10.7和12.3 k J/mol,由于水分优先吸附于能量较高的吸附位,在水分存在情况下,平衡水页岩对甲烷的等量吸附热应该小于干燥页岩,因此,经水蒸气压力校正后的等量吸附热更加符合热力学一致性.在地层条件下,水蒸气压力对页岩吸附的影响分为两个阶段:(1)浅埋藏阶段(地层深度小于700 m),此阶段由压力梯度主导,压力梯度越大,水蒸气压力对吸附的影响越大;(2)深埋藏阶段(地层深度大于700 m),此阶段由压力梯度和温度梯度同时控制,压力梯度越大,温度梯度越小,水蒸气压力对吸附的影响越大.     

铅在土壤及其组分中吸附行为研究

本文研究铅在土壤及其组分中的吸附,并用Freundlich等温吸附方程对实验结果进行拟合。结果显示土壤中各项组分对铅吸附能力的大小为：土壤胡敏酸〉土壤〉土壤矿物质;铅在土壤中的吸附满足线性吸附,铅在土壤胡敏酸和土壤矿物质中的吸附不属于线性吸附;pH值是影响土壤吸附铅的主要因素,随着溶液pH值的升高,土壤对铅的吸附能力增加,当pH值达到一定程度时,土壤对铅的吸附能力增加缓慢。     

中国科学E辑第27卷1997年总目次

题 目 作 者 期 页集中荷载作用F三维裂纹问题的动态应力强度因十··、…·、…·、·赵晓华11热液条件下BaTU3纳米晶的形成机理…··仲雏卓 更长泰 施尔畏 王卡图 辛文军 华十坤 19论臭氏体和马氏体中的Fe原产杂化状态的确定…··、、孙振口 刘志林 辛志林11820MuM。钢内裂纹修复现律的研究……·、··韩静涛 赵 钢 曹起呕 123抗疲劳断裂的激光冲击强化技术研究 ··张水康 非淑仪 唐业新 代 宏 余士业 吴鸿兴 郭大浩 王声波 页小平 陈明松 政宇生 128复杂表面的分解重构原理及其应用。……、、……·、…··、··、…… 黄克正 …     

燃煤飞灰吸附脱汞能力的实验研究

运用煤岩学分类相关理论对燃煤飞灰岩相组成进行了系统定量分析,并采用固定床汞吸附反应系统对不同电厂飞灰吸附汞的能力进行了详细研究,结果表明:不同的飞灰对汞均有一定的吸附能力,其中以烟煤飞灰CTSR和CTL的富碳组分对汞的吸附能力最强,其吸附能力分别为10.3和9.36μg/g,与商业活性炭捕获能力相当;飞灰中汞的含量与其含炭量和比表面积并无明显的相关性.揭示了飞灰颗粒岩相组成,分析了飞灰脱汞能力的影响因素.不同飞灰碳颗粒类型脱汞性能差异明显,各向异性碳颗粒尤其是多孔网状结构碳含量是决定飞灰脱汞能力的主要因素.     

空间高能电子探测中的几何因子讨论

高能电子探测是空间环境探测的重要组成部分. 由于高能电子穿透本领很强, 常常采用厚探测器组成的粒子望远镜作为传感部件. 由于不同能量电子将穿透不同深度, 所以几何因子随入射电子能量变化. 结合AE8模型, 以中巴资源一号卫星01和02星的粒子监测器为例, 讨论电子探头的几何因子问题. 根据计算, 低能档(0.5~1.0 MeV)与高能档(≥2.0 MeV)几何因子不同, 分别为2.468和1.736 cm²·sr. 这与传统估算的几何因子为1.18 cm²·sr有较大出入. 伴随几何因子计算, 讨论了探头的方向响应函数, 可用来协助探头设计及方向测量分析.