沸石分子筛的CO_2除杂性能

放射性氙测量通常采用碳分子筛等吸附剂进行吸附分离以提高探测灵敏度,但空气中CO_2的存在会降低吸附剂的吸附性能,同时增大吸附柱的体积、降低气体回收率,因此在氙吸附前需要去除空气中的CO_2。该文研究了不同的沸石分子筛的CO_2除杂性能,测试分析了不同操作条件对除杂性能的影响。结果表明:13XHP沸石分子筛对CO_2的除杂性能较好,温度和CO_2的体积分数对吸附剂性能的影响最为显著,柱前压力和气体流量分别在103~353kPa和564~2 015mL/min的范围内对吸附剂性能影响不大。     

有机/无机复合材料吸附分离CO2的模拟研究

从烟道气中分离二氧化碳对于降低大气温室效应具有极其重要的意义。构造了由聚合物6FDA-1,5-NDA和多孔性二氧化硅组成的有机/无机复合材料吸附剂模型,并用GCMC方法模拟了烟道气[n（CO2）：n（N2）=15：85]在该材料中的吸附行为。结果表明,这种复合材料吸附剂对CO2的吸附量和选择性随着聚合物含量的增加而增加。在相对较低的温度下,复合材料吸附剂对CO2的选择性随压力的升高而缓慢下降,并趋向于一个平衡值;在高温下,吸附剂对CO2的选择性基本不随压力变化。在一定的吸附压力下,CO2和N2的吸附量均随温度的升高而快速下降,但CO2吸附量下降幅度比N2快,导致吸附剂对CO2的吸附选择性随温度的升高而下降。     

基于Vermeulen模型的活性炭脱硫研究

本文对工业用大颗粒活性炭吸附脱除烟气中SO_2开展了研究.对比分析了固相扩散理论模型与LDF、L-H、Vermeulen 3类经验模型在单颗粒上的吸附模拟结果,其中Vermeulen模型与理论值的吻合度较高.同时基于Vermeulen模型对SO_2在大颗粒活性炭床层中的穿透曲线进行了模拟,并与实验值进行对比,结果表明其准确度较高,判定系数R~2大于0.99.实验结果表明吸附剂的脱硫效率随颗粒粒径的增大而减小,SO_2进气浓度、线速度分别为1 000ppm、0.3m·s~(-1)时,3、5、10mm粒径活性炭床层穿透时间分别为6、4、1min,穿透后Cout/Cin升至20%时所经历的时间分别为34、22、15min;此外,床层最大吸附速率在吸附过程中受内扩散阻力影响而减小,且轴向各点吸附速率逐渐趋于一致.本文研究结果可为工业活性炭对SO_2的吸附脱除研究提供科学参考.     

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。     

活性炭吸附二氧化碳性能的研究

采用常压流动吸附法研究了活性炭吸附剂在二氧化碳/氮气体系中对二氧化碳的动态吸附性能,比较了其吸附量、吸附穿透曲线和吸附性能的差异,研究了活性炭的比表面积、孔径分布及表面官能团对其二氧化碳吸附性能的影响。结果表明,原料煤的性质影响活性炭对二氧化碳的吸附性能;二氧化碳的吸附量与吸附剂的比表面积、孔径分布有关,但孔径分布是主要的因素。吸附剂的孔径分布在0.5～1.7nm范围内时,有利于对二氧化碳的吸附;经多次循环吸脱附后,吸附剂对二氧化碳的吸附量略有减小并达到恒定值,孔容小和孔径分布窄的吸附剂的吸附量衰减较快。     

CO2/CH4在干酪根中竞争吸附的分子模拟

干酪根对甲烷和二氧化碳的吸附行为对页岩气的开采有着重要的意义。根据有机质结构特点,构建三维干酪根模型,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法和分子动力学方法(MD)研究CH_4和CO_2的气体竞争吸附行为。结果表明:1 CH_4和CO_2单组分吸附时吸附量随着压力的增大会增大,CO_2吸附会在较小的压力达到饱和。两种气体吸附符合Langmuir吸附规律,可以使用Langmuir方程进行拟合;2 CO_2和CH_4在干酪根中的吸附热均随着各自的吸附量先减小后在增大;3在相同的压力下,吸附选择性随着温度的升高而减小。在同一温度下,低压阶段,吸附选择性随着压力的升高而减小。由选择性数值看出,CO_2更易被干酪根吸附。     

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。     

径向流吸附器吸附穿透曲线的计算

本文对径向流吸附器的传质规律进行了研究,建立了单组分吸附的理论模型,并对CO_2吸附穿透曲线进行了求解与实测,理论值与实测值基本一致,此方法用于求取径向流吸附器的穿透曲线是合适的,而且也易推广至其它气体的吸附净化,只需给出有关组分的吸附数据即可。     

致密砂岩油藏CO2驱油提高采收率机理

为研究致密砂岩油藏CO_2驱油提高采收率机理,设计室内CO_2溶解性测试实验、黏度测试实验、高压PVT(压力-体积-温度)实验,并结合致密油CO_2驱现场试验数据,分析了CO_2在油水中的溶解与扩散性能和注CO_2后原油性质变化规律。得出以下结论:CO_2在水和油中的传质扩散系数和平衡溶解度都随压力增大呈线性增加。在油水两相共存情况下,CO_2的有效传质扩散系数降低96%。注CO_2后原油黏度大幅度降低,流动性明显增强。随着CO_2注入体积分数增加,原油密度降低,泡点压力增大,CO_2在原油中的溶解度上升,重质组分沉淀量也随之增加。同一体积分数下,随着CO_2注入压力升高,原油黏度降低、密度降低、重质组分沉淀量增加。实验结果可以为致密砂岩油藏CO_2驱油提供指导。     

改性小麦秸秆对磷酸根的动态吸附性能

以氯化锌为活化剂对小麦秸秆进行了改性,制备出一种新型炭质吸附剂。以溶液的流速、初始浓度、pH值、温度和吸附剂用量对动态吸附效果的影响进行了研究和分析。结果表明：在溶液流速为5mL／min、初始浓度为50mg／L、pH为7、吸附剂量为3g时,吸附剂的吸附效果最好,在50min基本达到吸附平衡。随着溶液流速的增加,改性小麦秸秆对磷酸根的吸附量逐渐减少;随着溶液初始浓度的增大,吸附床层的穿透点提前;在pH=7时,吸附剂的动态饱和吸附量可达4．294mg／g;吸附区的移动速度随温度的升高而缓慢降低,但幅度不大。     

炭分子筛变压吸附脱除煤层气中O_2的研究

使用3H-2000PW多站重量法蒸汽吸附仪测定298 K、0～100 kPa下,CH_4、O_2单组分的静态平衡吸附等温线及298 K、20 kPa下,CH_4、O_2单组分的吸附动力学曲线;采用单塔吸附装置研究CH_4/O_2混合气中的O_2在炭分子筛吸附剂上的动态吸脱附行为;考察O_2体积分数在顺放过程中的变化。结果表明:O_2在该炭分子筛上的静态吸附量及扩散速率均大于CH_4的静态吸附量及扩散速率;吸附压力为0.6 MPa、塔顶气相对流量为1是比较合适的脱氧条件;在床层利用率为60%的条件下,顺放气能够满足产品气中O_2体积分数1%的要求;抽真空5 min及吹扫气量3 L/min H_2是比较好的再生方式;多次连续重复吸脱附实验后,炭分子筛对O_2的吸附量稳定不变,是用于煤层气脱氧合适的吸附剂。     

太阳能吸附制冷用改性椰壳活性炭传热传质性能强化研究

为强化改性椰壳活性炭的传热传质性能,采用浸渍法制得H_3PO_4改性椰壳活性炭,并以此为载体,分别选用不同比例的铜粉和膨胀石墨制得复合吸附剂并测定了复合吸附剂的甲醇吸附容量曲线和解吸过程中的复合吸附剂温度变化曲线.实验结果表明,铜粉的添加强化了复合吸附剂的传热性能,但降低了复合吸附剂的传质性能和饱和吸附容量;而具有多孔特性和较高传热系数的膨胀石墨添加到H_3PO_4改性椰壳活性炭中制成的复合吸附剂,其传热传质性能均得到了强化,且膨胀石墨添加量为20%时,更有利于复合吸附剂的传热传质性能强化,适宜太阳能吸附制冷用改性椰壳活性炭的传热传质性能强化.     

壳聚糖衍生物固定床中Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

研究了壳聚糖衍生物固定床对Cu(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附容量,以及改性后壳聚糖吸附剂在不同pH值、Cu(Ⅱ)浓度等条件下吸附过程的穿透曲线.结果表明:改性后的吸附剂吸附性能大大改善,改性前后吸附剂的吸附量分别为1.86×10-3mol/g和2.07×10-3mol/g,改性后吸附带长度与改性前相比减少了0.95 cm;pH值增大、Cu(Ⅱ)溶液浓度增大有利于提高吸附柱利用率.     

贝壳脱除垃圾焚烧烟气中氯化氢的实验研究

为解决海岛生活垃圾焚烧中消除HCl问题,研究贝壳代替传统钙基吸附剂可行性。利用贝壳、Ca(OH)_2和Ca CO_3对高温模拟烟气进行HCl吸附实验,讨论了温度、吸附剂成分、吸附反应平衡和Ca/Cl物质的量之比对吸附剂脱氯性能的影响。结果表明,温度高于700℃时,贝壳的脱氯效果优于Ca(OH)_2和Ca CO_3;贝壳与钙基吸附剂脱氯规律有相似之处,高温下,Ca(OH)_2首先转化为Ca CO_3来发挥吸附作用;而贝壳主要成分为Ca CO_3;温度高于700℃时,贝壳吸附HCl反应的平衡浓度与Ca(OH)_2和Ca CO_3相当或更低;综合热值、脱氯效率等因素,最佳贝壳投加量为垃圾总量的9%～13%。     

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.     

几种改性活性氧化铝颗粒吸附剂除氟实验研究

采用几种铝盐与铁盐,对相同粒径的颗粒活性氧化铝进行了吸附剂改性,并以优选了的改性方案为基础,研究了不同吸附剂粒径对吸附效果的影响。结果表明,活性Al2O3经改性后的静态吸附量是未改性的1.5～2倍;动态试验中,改性活性Al2O3的穿透时间为1.5～3.3d。用Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3改性活性Al2O3的除氟效果较好。Φ1～2mm改性活性Al2O3的除氟性能远比Φ2～3mm改性活性Al2O3的好,前者的静态吸附量是后者的1.5倍左右,动态试验中,前者的穿透时间为11d,远长于后者(3.3d)。     

吸液驱气法对微孔材料的表征

为了提供一种高效描述多孔材料的方式,以水和乙醇为液体探针,N_2、O_2和CO_2为气体探针,在303 K和常压下研究了3种吸附剂(AC、CMS和ZSM)的吸液驱气行为.引入一种描述微孔吸附剂吸液驱气过程的动力学模型去拟合吸液驱气曲线,用于提取定量化信息.结果表明,吸液驱气法对于吸附剂、液体探针以及气体探针的改变十分敏锐.气体驱替量随着时间推移变化的曲线与吸附剂的孔隙结构和表面性质关系密切,同时也与涉及的液体和气体探针的性质有关.吸液驱气曲线能够通过平衡驱气量V_e提供微孔容积和吸附质气体密度的相关信息,通过微孔扩散速率系数k_1指示微孔和流体探针分子尺寸的相对大小以及气体分子的吸附状态.吸液驱气曲线还能够反映吸附剂孔径分布的均一性、液体探针与吸附剂的亲和性以及气体探针分子在吸附剂微孔内的吸附密度.     

R115/NaX的吸附动力学及其因素显著性分析

为了认识五氟一氯乙烷(R115)在NaX上的吸附动力学机理,以指导R115吸附脱除和催化转化等工业应用,分别利用准一级、准二级和内扩散模型研究R115浓度(指体积分数)和吸附剂粒径对R115吸附的影响.对比Thomas和Yan模型对穿透曲线的适用性,采用二水平三因子实验方法分析R115浓度、吸附剂质量和体积流速对吸附性能影响的显著性和相关性.研究结果显示,吸附过程主要受膜扩散控制;Yan和准一级吸附动力学模型对实验数据拟合度较高;吸附剂质量是最关键因素,显著影响穿透时间、饱和时间、吸附剂处理量和床层利用率;吸附剂质量和体积流速的交互作用对吸附剂处理量影响显著.     

粒状钙离子吸附剂的研制

以研制粒状钙离子吸附剂为目的,采用吸附材料与粘结剂、增孔剂、水等辅助物料混合的方法,进行了粘结剂筛选和粒状吸附剂的制备试验。结果表明:以13X沸石为吸附材料,凹凸棒土为粘结剂;按照沸石、凹凸棒土、精煤粉15∶4∶1的配比,煅烧温度为650℃制得的粒状吸附剂性能最优;钙离子吸附量达到30.81 mg/g,损失率为1.76%;缩小吸附剂粒径、吸附速率增大;延长吸附时间,吸附量增加,120 m in时基本达到饱和。     

水锰矿吸附法去除水中Cr（Ⅲ）的研究

以合成的水锰矿(γ-MnOOH)为吸附剂,研究了pH、吸附时间、投加量和质量浓度对Cr(Ⅲ)吸附去除效果的影响,并测定了吸附等温线.结果表明:吸附率-pH曲线呈"S"形,当Cr(Ⅲ)初始质量浓度为10 mg/L时,发生吸附突跃的pH范围为3.3～6.5,pH>6.5时容易出现Cr(OH)3沉淀;反应4 h时达到吸附平衡;吸附去除率随吸附剂投加量的增加而提高;吸附等温线符合Langmuir方程,在25 ℃、吸附体系pH=5.0、ρ(吸附剂)为1 g/L的条件下,γ-MnOOH对Cr(Ⅲ)的饱和吸附量为34.01 mg/g.