Ag^(+)、Zn^(2+)、Cr^(3+)改性Y型分子筛吸附脱除喹啉的模拟计算研究

首先考察了吸附时间对三种改性Y型分子筛AgY、ZnY、CrY吸附脱除模拟燃料中喹啉的影响,结果发现三种分子筛对喹啉的吸附容量和去除率大小顺序均为:AgY>CrY>ZnY.运用Materials Studio软件,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)对改性Y型分子筛吸附喹啉机理进行了模拟计算研究,得出以下结论:模拟计算AgY、ZnY、CrY的比表面积和孔体积与其低温N2吸附-脱附表征结果基本一致,并且发现改性Y型分子筛的吸附脱氮能力与比表面积和孔体积关系不大;以Fukui函数为基础,采用Mulliken和Hirshfeld两种布局数分析方法模拟计算了三种改性Y型分子筛的相对亲电性并分析Lewis酸强弱,其Lewis酸大小顺序为:AgY>CrY>ZnY;对三种改性分子筛进行了前线轨道分析,其化学吸附活性大小为AgYCrY>ZnY,模拟计算所得各种结果与实验结果顺序完全一致.

煤表面含氧官能团吸附氮化物的模拟计算研究

煤表面六种常见的官能团结构单元包括酚羟基Ph-OH、羧基-COOH、羰基-C=O、醚键-O-、醇羟基R-OH和烷基R,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)和密度泛函理论(DFT)从原子层面模拟计算煤表面官能团对苯胺、吡啶、喹啉三种典型氮化物的吸附性能.通过计算分析前线轨道、吸附能及分子间吸附距离等参数,探究三种氮化物在煤表面不同官能团上的吸附机理,结果表明煤表面模型上各官能团对三种氮化物的吸附强弱顺序均为:-COOH>R-OH>Ph-OH>-C=O>-O->R,三种氮化物在煤表面官能团的吸附强弱顺序为:吡啶>喹啉>苯胺.

Ag+改性NaY分子筛的制备及其吸附脱氮性能研究

采用Ag+改性NaY分子筛成功制备了AgY分子筛,利用XRD射线衍射、FT-IR、N2吸附-脱附对NaY和AgY分子筛进行了表征,并用于吸附脱除模拟燃料中吡啶、苯胺、喹啉碱性氮化物,AgY分子筛的吸附能力明显优于NaY分子筛。考察了吸附温度、吸附时间对AgY分子筛吸附三种氮化物的影响,实验结果表明,吸附能力均为:苯胺>喹啉>吡啶,为了进一步研究其吸附机理,采用Materials Studio软件建立了AgY分子筛12T团簇模型并在303、323、343 K下模拟三种氮化物分子在AgY分子筛上的吸附,计算了吸附能、活性中心与吡啶、苯胺、喹啉分子的距离、前线轨道、等密度分布、径向分布函数等相关参数,计算结果也表明,AgY分子筛对苯胺的吸附优于喹啉,优于吡啶,与实验结果一致,且吸附以化学吸附为主,AgY分子筛S位和W位为主要吸附位。吸附等温线研究结果表明,AgY分子筛对吡啶的吸附符合Langmuir-Freundlich混合吸附模型,对苯胺、喹啉的吸附符合Freundlich吸附模型。吸附动力学和吸附热力学结果表明,AgY分子筛对吡啶的吸附符合准二级动力学模型,对苯胺、喹啉的吸附符合准一级动力学模型,吸附是自发的熵增过程。

TiO_(2)、ZrO_(2)的制备及其吸附吡啶的性能

采用水热-腐蚀法和溶胶-凝胶法分别制备了锐钛矿相TiO_(2)及立方相ZrO_(2),并对其进行X射线衍射、N_(2)吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱和扫描电镜等表征。以TiO_(2)及ZrO_(2)为吸附剂,以含有吡啶的正十二烷为模拟柴油,考察了TiO_(2)及ZrO_(2)用量、吸附时间、吸附温度等对模拟柴油吸附脱氮效果的影响。结果表明:TiO_(2)及ZrO_(2)对吡啶的吸附可在较短时间内达到平衡,吸附过程符合准一级、准二级动力学方程;温度对TiO_(2)及ZrO_(2)吸附吡啶的效果无明显影响,TiO_(2)及ZrO_(2)吸附吡啶是单层吸附和多层吸附共存的吸附。利用模拟计算方法研究了吡啶在TiO_(2)(101)、ZrO_(2)(111)晶面吸附过程中的吸附构型、吸附能等情况,发现吡啶在TiO_(2)(101)、ZrO_(2)(111)晶面吸附时可形成N—Ti、N—Zr化学键,相应的吸附能分别为-188.59 kJ/mol和-157.34 kJ/mol,说明吡啶能稳定吸附于TiO_(2)(101)、ZrO_(2)(111)晶面。

杂原子[Ga]AlY分子筛吸附脱除模拟柴油中的氮化物

采用液-固相同晶取代法制备了杂原子[Ga] AlY分子筛,并利用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)等手段对其进行了表征。将[Ga] AlY分子筛用于模拟柴油中碱性氮化物苯胺、吡啶或喹啉的静态吸附脱氮实验,采用Materials Studio软件对[Ga] AlY分子筛吸附脱氮机理进行了分子模拟计算研究。结果表明,在模拟柴油用量15 mL时,[Ga] AlY分子筛较适宜的吸附脱氮条件为:室温,分子筛用量0.2 g、吸附时间20 min。模拟计算的吸附能、d距离及吸附等温线结果表明,[Ga] AlY分子筛吸附三种碱性氮化物的强弱顺序均为:吡啶>苯胺>喹啉,较符合Freundlich模型,这也与实验结果一致。吸附热力学和吸附动力学研究结果表明,苯胺的吸附反应是自发进行的吸附熵增过程,吡啶和喹啉为吸附熵减过程,三者的吸附均为放热过程。在303 K条件下,喹啉的吸附过程较符合准一级动力学模型,吡啶和苯胺的程较符合准二级动力学模型。

杂原子介孔分子筛Ba-MCM-41的制备及其吸附脱氮性能

采用水热合成法制备了介孔MCM-41和Ba-MCM-41分子筛,并利用X射线衍射、N2吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱对介孔MCM-41和Ba-MCM-41分子筛进行了表征.将Ba-MCM-41分子筛用于对模拟油的静态吸附脱氮试验,结果表明,当模拟油用量为15 mL时,较适宜的吸附脱氮条件为分子筛用量0.3 g、吸附温度30℃、吸附时间10 min.吸附等温线的研究结果表明,Ba-MCM-41分子筛对吡啶和苯胺的吸附符合Freundlich等温吸附,对喹啉的吸附符合Langmuir等温吸附.采用Materials Studio软件模拟得到的MCM-41分子筛的XRD谱图与试验制备样品的XRD谱图完全相同,并采用该软件模拟计算了吡啶、苯胺、喹啉分子在Ba-MCM-41分子筛团簇上的吸附能及其与活性中心的距离.3种氮化物在Ba-MCM-41分子筛上的吸附能及其与活性中心距离的计算结果与试验结果一致,Ba-MCM-41分子筛对吡啶和苯胺的吸附能力强于对喹啉的吸附能力.

AgY分子筛的制备及其吸附脱除模拟燃料中吡啶的性能

采用离子交换法制备了AgY分子筛,利用X射线衍射对AgY分子筛进行了表征,并分别以NaY和AgY分子筛为吸附剂进行模拟燃料中吡啶的静态吸附脱除试验。结果表明,AgY分子筛的吸附脱氮能力强于NaY分子筛,且AgY分子筛较适宜的吸附脱氮条件为:当模拟燃料用量为15 mL时,分子筛用量0.2 g、吸附温度333 K、吸附时间40 min。采用Materials Studio软件建立了NaY和AgY分子筛团簇模型,模拟计算了吡啶分子在NaY和AgY分子筛团簇上的吸附能及其与活性中心的距离,结果表明,吡啶与AgY分子筛活性中心的距离小于NaY分子筛,故AgY分子筛的吸附性能好于NaY分子筛。吸附等温线研究结果表明,AgY分子筛对模拟燃料中吡啶的吸附行为符合Langmuir-Freundlich混合模型;吸附热力学和动力学研究结果表明,此吸附反应是自发进行的吸附熵增过程;在333 K温度条件下,此吸附过程符合准二级动力学模型。

黏土矿物吸附废水中磷的研究进展

文章总结了黏土矿物的主要类型、特点,及其对阴离子型污染物磷酸盐吸附的工艺和机理。从黏土矿物改进方法的角度综述其吸附废水中磷的相关研究进展,并进一步分析黏土矿物的除磷机制及主要影响因素,同时建议今后应优化黏土矿物改性方法,提高其对污染物的选择性,探索黏土矿物与其他材料的联合吸附等,以促进黏土矿物材料在磷污染去除领域的吸附应用。

活性氧化铝吸附脱除模拟油中吡啶的研究

分别采用碱性、酸性、中性氧化铝吸附脱除氮质量分数为1732μg g的模拟油(吡啶的正十二烷溶液)中的吡啶,确定最佳吸附剂,并探究各因素对其吸附脱氮效果的影响。结果表明:在处理15 mL模拟油时,使用1.2 g碱性氧化铝在303 K下吸附30 min的吸附脱氮效果最佳,氮去除率为61.24%;碱性氧化铝对模拟油中吡啶的吸附行为符合Langmuir-Freundlich混合模型,该吸附过程可自发进行,属于放热物理吸附,吸附过程符合准一级动力学模型;经过高温焙烧和乙醇洗涤的碱性氧化铝吸附剂,再生率分别为72.04%和71.48%,说明碱性氧化铝具有良好的再生性能。

以废弃物为基质的石墨烯绿色制备及其特性研究进展

碳基纳米材料中,石墨烯因其独特的热学、力学、电学性能和二维结构而备受关注,并在能源、汽车、航天和电子等领域被广泛应用。然而,成本高、反应条件苛刻、生产能力低等原因,已成为限制石墨烯产业化和应用的瓶颈。随着对石墨烯研究的深入,已有方法可以利用废弃物(如生物质废弃物、塑料)为基质制备石墨烯。本文综述了近年来以废弃物为基质制备石墨烯的研究情况,以期为发展石墨烯的绿色制备提供参考。

NaY分子筛吸附脱除含Ni^(2+)废水研究

采用水热法成功合成了结晶度较好的NaY分子筛,确定晶化温度100℃,晶化时间10 h。以合成的NaY分子筛为吸附剂,采用静态吸附法对含镍废水进行处理,并对其进行吸附动力学和热力学分析,确定适宜吸附条件为:pH范围5~9,吸附温度60℃,吸附时间25 min。吸附动力学和热力学研究表明,NaY分子筛吸附Ni^(2+)的过程符合拟二级动力学模型(R^(2)=0.9999),q_(e)=19.48 mg/L,吸附过程符合Langmuir等温式,吸附过程的ΔG<0,说明吸附反应过程可自发进行,ΔH>0,说明吸附为吸热过程;ΔS>0,说明吸附是熵推动的过程。

杂原子分子筛分类及其吸附脱氮研究进展

将金属离子或其他原子用嫁接、掺杂或交换等改性方法引入到分子筛骨架中,制备成杂原子分子筛,可有效增加分子筛的活性位点,提高吸附性能。改性后的杂原子分子筛有更好的吸附效果。

锐钛矿相TiO_(2)吸附柴油中典型碱性氮化物的模拟计算

为了探究锐钛矿相TiO_(2)(a-TiO_(2))对柴油中典型氮化物(吡啶、苯胺、喹啉)及非氮化物的吸附行为和选择性,利用模拟计算方法研究了吡啶、苯胺、喹啉及非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面吸附过程中的吸附构型、吸附能、Mulliken电荷、电荷密度、差分电荷密度和态密度等。结果表明:吡啶、苯胺、喹啉吸附于a-TiO_(2)(101)晶面的吸附能分别为-188.59,-100.99,-201.63 kJ mol,3种氮化物均能稳定吸附于a-TiO_(2)(101)晶面,其吸附稳定性由大到小的顺序为喹啉>吡啶>苯胺;在吸附过程中,氮化物将自身一定量的电荷转移到a-TiO_(2)(101)晶面,形成氮化物→a-TiO_(2)(101)晶面的电荷转移通道;吡啶和喹啉在a-TiO_(2)(101)晶面吸附时形成N—Ti化学键,苯胺的氨基H和a-TiO_(2)(101)晶面的O形成氢键。芳烃、烷烃、环烷烃等非氮化物在a-TiO_(2)(101)晶面的吸附强度相近,均弱于氮化物。a-TiO_(2)对氮化物有较好的吸附脱除效果,能选择性去除柴油中的碱性氮化物。