11种吸附剂上二噁英的热吸附/脱附性能评价

筛选在低温下高效捕集并在一定的高温下可以快速完全脱附二噁英的吸附/脱附材料是二噁英在线热捕集的关键。该研究以1,2,3,4-四氯代二苯并-对-二噁英(1,2,3,4-TCDD)和1,2,3,8,9-五氯代二苯并呋喃(1,2,3,8,9-PCDF)为二噁英模型物,以电子捕获检测器(ECD)作为检测器,利用填充柱气相色谱系统,测定了这两种二噁英单体在11种吸附剂上4~5个温度点下的保留体积,并建立了相应的范特霍夫方程。结果表明,11种吸附剂的线性方程决定系数(R2)均大于0.96。根据范特霍夫方程,预测了吸附剂在120、150、180℃时的气固分配系数(KSA)。弗洛里硅土在120、150、180℃3个温度点下都具有最强的吸附能力,特别是在120℃时,1,2,3,4-TCDD、1,2,3,8,9-PCDF在弗洛里硅土上的KSA分别高达1.82×10^(8)m^(3)/g、1.46×10^(13)m^(3)/g。碳基吸附剂的高分子多孔微球GDX系列的GDX-101、GDX-102、GDX-103、GDX-105、GDX-203在最高耐受温度270℃下都可以实现二噁英的热脱附,证实了碳基吸附剂作为二噁英热吸附/脱附的吸附剂的可行性。310℃下,在丝光沸石上1,2,3,4-TCDD可实现热脱附,而1,2,3,8,9-PCDF在相同条件下无法实现热脱附,体现了沸石对二噁英同系物的选择性吸附的特性。而硅藻土和蒙脱土对气相中的二噁英几乎没有吸附能力,不适合作为二噁英热捕集的吸附剂。弗洛里硅土、硅胶、氧化铝、GDX-102、GDX-103和GDX-203对1,2,3,4-TCDD、1,2,3,8,9-PCDF都具有很强的吸附能力,因此被初步选为二噁英的候选吸附剂。通过比较120℃下和270℃下二噁英在这6种吸附剂上的ln K_(SA),发现弗洛里硅土在两个温度点下的保留体积都是最大的;在侧重低温下二噁英的热捕集性能时,弗洛里硅土是捕集二噁英的最佳吸附剂;而GDX-102是6种吸附剂中ln K_(SA,270℃)最小的,在侧重高温下二噁英的热脱附性能时,GDX-102是二噁英热脱附的最佳吸附剂。同时,硅胶、GDX-103和GDX-203的ln K_(SA,120℃)和ln K_(SA,270℃)与GDX-102相近,也可以作为快速热吸附/脱附的材料。该文通过系统评价1,2,3,4-TCDD和1,2,3,7,8-PCDF在11种吸附剂的热吸附/脱附性能,对简化二噁英的采样和制备过程提供了新的解决思路,为实现二噁英的热捕集提供了技术支撑。

回热吸附式可逆型热泵变工况特性

余热驱动的回热吸附式可逆型热泵能有效利用工业余热并且无环境公害问题 ,在一定意义上优越于传统热泵 ,针对此类热泵的实验样机研究其性能随工作参数的变化规律可指导优化运行和进一步的优化设计 ,是产品化过程中的必要环节 .从模型和实验的角度分别定义此热泵的主要性能指标 ,基于实用三热源模型研究其变工况特性 ,即分析热源温度、供暖温度、环境温度、热容比和最终回热温差等参数对热泵性能 (供暖系数COA ,单位质量供暖功率SHP)的影响。样机实验结果表明 ,样机性能较优且与模型预测接近 ,说明回热吸附式可逆型热泵商业前景乐观。

离心式空压机零气耗压缩热吸附式干燥机的节能改造及供气压力分级分析

本文针对离心式空压机和压缩热吸附式干燥机的节能改造及供气压力分级分析。首先介绍了离心式空压机和压缩热吸附式干燥机的基本原理和结构,然后针对其存在的能耗问题,提出了采用零气耗压缩热吸附式干燥机的方案,并详细分析了该方案的节能效果;同时结合厂区不同生产作业区域对压缩空气压力需求进行调压供气,合理分配厂区供气管道系统。希望能够为今后的离心式空压机零气耗压缩热吸附式干燥机改造及供气压力分级提供参考。

流动-差热吸附量热系统 Ⅰ.装置考察与氢型丝光沸石(HM)-苯体系吸附热的测定

本文介绍了一种差热分析(DTA)与色谱联用的吸附量热系统。经特别设计的柱恒温箱把差热与色谱结合起来,达到了吸附量热所要求的高灵敏度与低噪声。配置了可变宽度的矩形脉冲进样系统。进样与响应的同步性良好。结合 HM-苯体系吸附热的测定,给出了量热图谱的解析方法。得出了与文献中吸附微量热计接近的结果。利用本系统还可获得吸附平衡的信息。结果表明,量热与吸附平衡实验数据之间具有良好的一致性。本系统适用于在接近工业反应的动态条件下研究催化剂的吸附性能。

基于结构表征和热力学分析的2种菊花粉水分吸附特性研究

为探讨干制菊花吸湿特性与其结构、水分活度(A_(w))、贮藏温度的关系,本文以2种菊花粉末(小黄菊和贡菊王)为对象,采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线电子能谱(XPS)对其结构特征进行分析,结果显示菊花粉末表面粗糙,含有大量凹陷和孔洞;与小黄菊相比,贡菊王粉末粒径较小且表面含有更多的亲水基团,如-OH,O-C-O等。采用静态称量法在20、30和40℃和A_(w)=0.112~0.976下研究了2种菊花粉末的水分吸附行为,并通过模型拟合和热力学分析阐明了物料的水分吸附机制。菊花粉末的平衡干基含水率(X_(e))随水分活度(A_(w))增加而升高,但在同一A_(w)下,温度越高X_(e)值越低。Peleg模型是描述水分吸附等温线的最佳模型。热力学分析表明,净等量吸附热(qst)随平衡干基含水率升高而降低,其中小黄菊和贡菊王粉末的qst值分别于X_(e)>0.14 g/g和X_(e)>0.24 g/g时趋于恒定。小黄菊在20、30和40℃下的单分子层干基含水率(X_(m))分别为0.0690、0.0525、0.0505 g/g(干基),而贡菊王为0.0645、0.0591和0.0584 g/g(干基)。有效孔径(rp)随温度和水分含量增加而增大,其中当X_(e)>0.09 g/g(干基)时小黄菊粉末呈现介孔特性,而贡菊王粉末则当X_(e)>0.11 g/g(干基)时内部孔隙才由微孔转变成介孔。研究结果可为菊花的干燥工艺优化与贮藏条件选择提供参考。

酸化后焦煤表面性和孔隙性变化对吸附热的影响

目的为了探究酸化后焦煤的表面性和孔隙性变化对其吸附热的影响,方法选取山西古交矿区焦煤为研究对象,利用盐酸(HCl)和氢氟酸(HF)酸化处理,采用接触角法、低温液氮吸附法和微量热法等测试方法,对比分析了酸化前后焦煤的煤-水接触角、表面张力、孔隙结构等变化,并探讨了这些变化对吸附热的影响机制。结果酸化后焦煤的平均煤-水接触角由75.10°增至80.11°,平均表面张力由44.44 mJ/m^(2)减至39.48 mJ/m^(2),亲水性减弱;酸化后焦煤的总孔容、中孔孔容、比表面积和平均孔径均增大,而微孔和大孔的孔容及比表面积均减小,表明矿物质脱除有利于微孔向中孔转化;同等压力下,随着温度升高,分子热运动加强,分子能量突破固体表面势垒,气体分子成为游离态,导致原煤和脱灰煤的积分吸附热和微分吸附热减小,且脱灰煤的吸附热高于原煤的。结论矿物质会减弱焦煤对气体的吸附能力,且占据焦煤表面的吸附位。因此,酸化后矿物质的脱除导致焦煤表面的吸附位增加,是引起吸附热增大的主要原因。

基于沸石-水为工质对的高功率吸附热池储冷研究

为了实现高能量密度/功率密度的储热/储冷,本文采用沸石13X-水为吸附工质对设计构建了一台基于低压吸附诱导水闪蒸的高功率吸附热池储冷样机,储冷阶段利用高温循环水驱动沸石13X脱附,供冷阶段利用沸石13X的低压吸附作用诱导水低温闪蒸实现冷量输出。实验结果表明:该系统在制冷前14 min内,制冷功率可保持在20kW及以上,最大制冷功率达23.45 kW,系统最大单位质量吸附剂制冷功率(SCP)可达321.2 W/kg,空冷器进出口空气温差在制冷前3 min到12.8 min内保持在10℃及以上,当吸附床吸附水蒸气的平均速率为71g/min时,系统在开始制冷后近36 min内能够保持10.4 kW的稳定制冷量。

活性炭吸附-热裂解原子吸收分光光度法测定固定污染源废气中气态汞方法验证

本文采用HJ 917—2017《固定污染源废气气态汞的测定活性炭吸附-热裂解原子吸收分光光度法》对固定污染源废气中气态汞的测定进行验证研究,验证主要内容包括:全程序空白试验、标准曲线试验、检出限和测定下限试验、精密度试验、准确度试验和实际样品测定。以上测定指标结果表明:全程空白的测定值均低于方法检出限;标准曲线的相关系数为0.9994;检出限为0.04μg/m^(3);测定下限为0.16μg/m^(3);精密度为0.13%~0.66%;准确度为-2.90%~1.02%;实际样品加标回收率为99%~113%;穿透率为12.7%~18.6%。以上性能指标验证结果均能满足方法标准中要求,本实验室具备采用活性炭吸附-热裂解原子吸收分光光度法测定固定污染源废气中气态汞的能力。

高压微热再生吸附式干燥器的设计研究

简要分析了无热和加热高压空气再生吸附式干燥过滤器的工作特点,提出了一种高压微热吸附式干燥过滤器的设计方案。阐述了整个装置的工作流程,对过滤器和吸附剂的选型做了论证分析,确定了吸附剂的再生条件,针对传统干燥塔存在的问题,提出了快拆、抗粉化结构的干燥塔,给出了高压微热再生吸附式干燥过滤器的设计计算方法实例。

甲烷在页岩上吸附的热力学

为了研究页岩吸附甲烷的机理,通过容积法测定35,50和65℃时页岩甲烷吸附等温线,计算甲烷在页岩上的等量吸附热和极限吸附热,从热力学角度分析甲烷在页岩上的吸附行为。研究结果表明：甲烷在页岩上的吸附等温线具有Ⅰ型等温线特征,Langmuir吸附模型较好地拟合了吸附数据;根据吸附等温线计算的等量吸附热为15.50~17.65 kJ/mol,平均为16.88 kJ/mol,说明页岩对甲烷的吸附为物理吸附;等量吸附热随甲烷吸附量的变化而变化,是页岩表面的不均匀性和吸附分子间作用力综合作用的结果;极限吸附热定量地反映了页岩表面与甲烷气体作用力;在页岩气藏开发时,除了采用降压解吸开采外,对于极限吸附热较大的页岩气藏,可通过注入吸附能力更强的CO2等促使甲烷解吸。

用吸附－热脱捕集进样法研究茉莉花香释放过程中化学成分

本文采用吸附－热脱法作为头香成分的捕集和进样工具，并以气相色谱和气相色谱／质谱作为分析手段，对茉莉鲜花蕾的释香过程成分变化作跟踪测定，结果表明释香的各阶段组成分有明显的不同，为精油生产选择合理的投料时间提供科学依据。

ZIF-8吸附剂上CH4/N2的吸附分离性能与热力学性质

将沸石咪唑酯骨架结构材料应用于抽放煤层甲烷的浓缩净化研究。以三乙胺(TEA)为导向剂,ZnSO4为金属离子源,水为溶剂,采用水热合成法进行了ZIF-8吸附剂的制备。采用XRD、物理吸附、动态吸附分离和反相气相色谱(IGC)等方法对ZIF-8的物理结构、化学稳定性、吸附分离性能和热力学性质进行了研究。结果表明,ZIF-8具有良好的化学稳定性,能够在强酸、强碱和强极性的溶剂中保持结构的稳定性;在298 K时,ZIF-8对CH4/N2的分离因子达到3.4,与活性炭相当,但CH4、N2在ZIF-8上的吸附热比在活性炭上低20%左右。

页岩对甲烷高温高压等温吸附的热力学特性

为了研究页岩在高温高压条件下对甲烷的吸附特性,采用高压等温吸附实验仪,分析了取自贵州岑巩地区天马1井的页岩对甲烷的吸附效果,并根据lausius-Clapeyron方程和Vant-Hoff方程求得甲烷吸附的等量吸附热和极限吸附热,从热力学角度分析甲烷在页岩上的吸附特性。研究结果表明:贵州岑巩地区天马1井页岩对甲烷的等温吸附曲线形态在不同温度条件下基本一致,都存在着明显的极值点;在低压阶段,等量吸附热随吸附量的增加而逐渐增加,平均吸附热为43.59kJ/mol,表明可能发生了化学吸附;在高压阶段,等量吸附热随吸附量的减少而逐渐升高,表明随压力增加解吸更加困难;通过Vant-Hoff方程计算得到的极限吸附热为39.61 kJ/mol,表明天马1井页岩孔隙表面与甲烷气体之间的相互作用力较强。对于相互作用力较强的页岩,在页岩气开采过程中可以结合注入与页岩孔隙表面作用更强气体的方法来促进解吸,如CO_2等气体。

页岩气与煤层气吸附/解吸热力学特征对比

为了促进煤层气与页岩气在储层评价与开发方式选择上的相互借鉴,进行了煤与页岩吸附甲烷的对比试验。通过多温度点页岩气和煤层气吸附/解吸试验,计算升压过程与解吸过程吸附热差异,发现热演化程度基本一致时,极限吸附热计算结果表明:煤层气在升压吸附时放热量19.148k J/mol,小于降压过程吸热量23.966 k J/mol,降压解吸难以持续;页岩气在升压吸附时放热量44.624k J/mol,大于降压过程吸热量32.656 k J/mol,降压促进吸附/解吸平衡向解吸方向移动。因此,利用排水降压进行煤层气开采时,应重视持续解吸技术的研究。

高吸力下持水曲线的温度效应及其吸附热力学模型

以高庙子膨润土为例,对高吸力下持水曲线的温度效应进行了试验研究和理论分析。试验结果表明,在试验范围内,随着温度升高,吸力平衡时间会显著缩短,持水能力会下降,高吸力段内持水曲线的滞后性亦会减弱;不同温度下的持水曲线大致彼此平行。依据吸附热力学与Le Chatelier原理,分析认为土吸附水总会放热,高吸力段内持水能力随温度升高而减弱是一个必然现象;在吸附热不随温度变化及不同温度持水曲线彼此平行的条件下,建立了高吸力段内持水曲线的温度效应模型,利用本文及文献中报道的相关试验结果对模型在全吸力范围内进行了验证。

CO_2和CH_4在煤基质表面竞争吸附的热力学分析

利用煤表面自由能变化值和等量吸附热评价了25、30、40℃条件下CO2在煤层中优先吸附性以及CO2与CH4竞争吸附机理。煤吸附CO2后的表面自由能变化值要普遍大于煤吸附CH4后的表面自由能变化值,揭示了单位面积煤基质表面对CO2吸附量要高于对CH4吸附量的热力学本质;通过变换CO2和CH4的等量吸附曲线,得到煤样对CO2和CH4的初始等量吸附热值Qst0分别为48.2 kJ/mol和33.4 kJ/mol,揭示了煤对CO2的吸附作用力要强于CH4,并且煤对CO2的等量吸附热随吸附量的增加呈现增加趋势,与吸附气体分子间的相互作用力相关,表明CO2在煤基质表面存在多分子层吸附。

土壤硼吸附热及温度对硼滞后解吸特性影响的研究

对棕红壤（9701）、黄棕壤（9702）和灰潮土（9703）在25℃和40℃条件下，硼吸附一解吸特性，土壤硼吸附热以及温度对土壤础滞后解吸的影响进行了研究。结果表明，9701、9702和9703号土壤用的吸附热分别为－15．4、－15．6和－22．6kJ／mol，处于化学吸附热的范围，从热力学上证明了棚在土壤上专性吸附的存在。与25℃相比，40℃时土壤硼滞后解吸得到加强。与此相应，施入土壤中的外源硼，夏季与春季相比，其解吸率分别下降了38％、19％和7％。这些结果可以解释在夏季，土壤缺硼并不在于硼在土壤上的吸附减弱，而是土壤用滞后解吸在高温下得到加强的缘故。

页岩气等温吸附量及等量吸附热研究

对甲烷在页岩中的等温物理吸附实验进行分析,表明吸附相气体会使游离相气体体积减小,而数据处理中假设的恒体积会使视吸附量小于真实吸附量。根据Moffat推导的两者之间的关系对页岩吸附甲烷进行计算,结果表明随着平衡压力增加误差增加;3 MPa内误差较小,7 MPa左右误差超过10%;但14 MPa范围内吸附量差值(真实吸附量-视吸附量)小于1 m3/t。相对高压或低温条件下吸附量差值或误差更大,误差斜率与温度相关。TOC相近而R o明显不同时,高R o样品吸附量差值略大。R o相近而TOC明显不同时,高TOC样品吸附量差值明显偏大,表明TOC对真实吸附量及吸附误差的影响更大。根据Clausius-Clapeyron等量吸附热方程计算甲烷在页岩中吸附热的相对大小,吸附热随着吸附量的增加而降低,吸附热的大小代表吸附进行的快慢或吸附位的强弱,甲烷在该页岩上的吸附热大致在10～25 kJ/moL。

天然气和氢气吸附储存吸附热研究现状

吸附热效应是天然气—氢气吸附储存投入工程应用的又一大障碍,吸脱附过程当中的放热、吸热现象极大地降低了吸附系统的动态储存量。在常温快速充气时,床层有较大的温升;在常温快速脱附时,床层中心的温度大幅度下降,极大的增加了甲烷残存量。该文综述了前人针对吸附热问题在实验上的研究,总结了前人提出的各种吸附热问题的解决方案,并对新的研究方向进行了探索。