Zn掺杂对Ni-MOF-74的CO_(2)/N_(2)吸附分离性能的影响

为了探究Zn掺杂对Ni-MOF-74的CO_(2)/N_(2)吸附分离性能的影响,以Zn、Ni为中心原子,采用水热法合成了一系列双金属Zn_(x)Ni_(1-x)MOF 74材料,并通过XRD、TG-DSC、SEM等对其在不同金属掺杂比例下的材料物化性能进行了研究,探究双金属协同作用对材料结晶度、热稳定性、晶体尺寸和形貌的影响。在热力学温度为273、298 K、压力为0~100 kPa的条件下测试一系列Zn_(x)Ni_(1-x)MOF 74的CO_(2)吸附等温线。结果表明:Zn 0.5 Ni 0.5 MOF 74吸附性能最佳,当273 K、100 kPa时,对CO_(2)的吸附量最大,可达149 cm 3/g;当热力学温度为298 K、压力为100 kPa时,根据理想吸附溶液理论(ideal adsorption solution theory)估算CO_(2)/N_(2)二元混合物的吸附选择性可达39,吸附分离性能优异,且对CO_(2)具有良好的循环吸附性能;此外,使用克劳修斯克拉佩龙方程计算了等量吸附热。Zn掺杂提高了Ni-MOF-74的CO_(2)/N_(2)吸附分离性能,Zn^(2+)占金属离子总量的摩尔分数为50%时性能最佳。

基于沸石ZSM-5的CH_4/N_2/CO_2二元体系吸附平衡

采用Rubotherm磁悬浮天平测量cn4、N2和C02在沸石ZSM-5上的单组分吸附平衡等温线，温度273～353K，压力0~500kPa。采用Sips模型、Toth模型和MSL模型对单组分吸附平衡实验数据进行拟合，拟合结果良好，非线性回归得到相应的模型参数。测量双组分C02/N2、C02／CH4和OH4N2在沸石ZSM-5上的竞争吸附平衡等温线，实验温度为293K，实验压力为0~500kPa。采用基于Sips模型的理想吸附溶液理论和双组分MSL模型预测双组分气体在沸石ZSM．5上的竞争吸附平衡等温线，并与实验结果进行比较，预测结果良好。比较CO2／N2 C02／CH4以及CH4／N2体系在沸石ZSM．5上的竞争吸附选择性系数，探究沸石ZSM-5吸附分离烟道气（CO2／N2体系）、垃圾填埋气（C02／CH4体系）或煤层气（CH4／N2体系）的可行性，为将来进行工艺设计提供基础数据。

二氧化碳/甲烷/氮气二元混合物在有序介孔碳材料CMK-3中的吸附和分离

采用分子模拟与吸附理论研究了天然气成分在有序介孔碳材料CMK-3上的吸附和分离.巨正则系综蒙特卡罗(GCMC)模拟表明,CH4和CO2气体的较优存储条件分别为208K、4MPa和298K、6MPa,其最大超额吸附量分别为10.07和14.85mmo·lg-1.基于双位Langmuir-Freundlich(DSLF)模型,使用理想吸附溶液理论(IAST)预测了不同二元混合物在CMK-3中的分离行为,发现吸附选择性SCO2/CH4与SCH4/N2比较接近,在298K和4MPa下约等于3,而N2-CO2体系中的CO2吸附选择性较高,可达到7.5,说明CMK-3是一种适合吸附和分离天然气组分的碳材料.

CH_4/CO_2混合组分在13X分子筛上的吸附平衡及分离性能

采用高精度智能重量分析仪IGA-100对13X分子筛进行CH4、CO2的吸附分离实验。于298、310、326 K温度下,分别测定了CH4、CO2纯组分及混合组分的吸附等温线。纯组分吸附等温线用DL(Double-Langmuir)模型拟合,并通过DL-IAST(Ideal Adsorbed Solution Theory,IAST)模型与实验测定值进行比较。利用该模型计算出不同温度下混合气中各组分的吸附量,得到了CO2的吸附选择性。结果表明,DL-IAST模型可以准确地描述CH4、CO2在13X分子筛上的吸附行为。在298 K时,随着压力的增加,CO2的吸附选择性增加,最后稳定在80左右;当温度一定时,CO2吸附选择性随着混合物中CO2浓度增加而减小。

煤对CH_4/CO_2二元气体等温吸附特性及其预测

研究了晋城煤和潞安煤对CO2和CH4及其二元混合气体的等温吸附特性,利用扩展Langmuir和理想吸附溶液理论结合纯气体等温吸附模型Langmuir,DA,DR,BET对吸附实验数据进行预测,并检验了实验数据的预测准确度.研究结果表明,煤对混合气体的吸附量介于CH4和CO2吸附量之间;煤对混合气体中CH4的吸附量并不是随压力的增加而增加;理想吸附溶液理论结合纯气体吸附等温线对CO2/CH4二元混合气体实验数据预测的准确度要高于扩展Lang-muir,理想吸附溶液理论对混合气体吸附预测的准确度取决于所用的纯气体的等温吸附方程和所预测的煤样煤质指标.

CH_4/CO_2在MIL-101上的吸附相平衡及选择性

采用重量法测定了298、303、308、313 K下CH4、CO2在MIL-101多孔材料上的吸附等温线，估算了MIL-101对CH4、CO2的等量吸附热，并利用DL-IAST模型计算出不同温度下CH4/CO2混合气中各组分的吸附分量，探讨了CO2的吸附选择性．结果表明：298 K、2500 kPa时，CO2在MIL-101上的吸附量为14．51 mmol/g，远高于同等条件下商业活性炭、沸石和分子筛对CO2的吸附容量；CH4、CO2在MIL-101上的吸附等温线与Double-Langmuir模型吻合很好，说明该吸附主要为双孔位吸附；CO2在MIL-101上的等量吸附热在19．3～25．5kJ/mol范围内；与CH4相比，CO2在MIL-101上的表面自由结合能更高；298K、250kPa时，MIL-101对CO2的吸附选择性指数为5．6；随着压力的增大，CO2的吸附选择性逐渐减小；随着混合气中CO2浓度的下降，CO2的吸附选择性上升．

C_2H_4/CO_2混合体系在活性炭上吸附的实验与模型

通过重量法测定吸附等温线,研究了C2H4/CO2混合体系在活性炭上的吸附分离。采用高精度的智能重量分析仪,测定了C2H4和CO2纯组分以及混合组分在活性炭上的吸附等温线,将测量值与DL-IAST模型计算值进行比较,并计算出了C2H4的吸附选择性。结果表明,DL-IAST模型可以准确地描述C2H4和CO2纯组分在活性炭上的吸附;不同摩尔分数下,C2H4/CO2混合体系的DL-IAST模型计算值与实验值吻合得较好,C2H4摩尔分数越大,模型的相对偏差就越小;随着压力的增加,C2H4的吸附选择性减小,C2H4摩尔分数越大,C2H4的吸附选择性也减小。DL-IAST可以准确地描述C2H4/CO2混合体系的吸附等温线以及推算出C2H4的吸附选择性。

碳纳米管吸附分离CH_4/N_2二元混合物的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛模拟与理想吸附溶液理论相结合的方法研究了CH_4、N_2及其混合物在(6,6)碳纳米管簇内的吸附性能。探讨了压力、温度及气相组成对混合物分离性能的影响。CH_4选择性在9.4~10.8变化,并随着压力的升高呈现出先略微上升后下降的趋势。IAST模型可很好地预测压力及气相组成对混合物分离性能的影响,平均相对偏差分别为2.12%和1.49%。此外,随着温度由300 K升高至500 K,CH_4选择性降低了63.19%。

源自密胺基多孔聚合物的富氮微孔炭及选择性吸附CO_2

以间苯二甲醛和三聚氰胺为原料,通过Schiff碱缩合反应合成了密胺基多孔聚合物(POP),经高温炭化后得到富氮微孔炭(NMC).利用N2吸脱附和傅里叶变换红外(FTIR)光谱表征了POP和炭化后产物NMC的结构和组成,与POP相比,NMC的官能团数量减少,比表面积和微孔孔容大幅增加.元素分析表明NMC含氮量高达12.5%(w).采用体积法测定了CO2、CH4和N2在NMC上的单组分吸附平衡等温线,NMC展示出良好的CO2吸附性能,298 K、100 kPa下CO2平衡吸附量可达2.34 mmol·g-1.双位Langmuir(DSL)模型和单位Langmuir(SSL)模型分别较好地描述了CO2、CH4和N2在NMC上的吸附平衡数据,在此基础上,应用理想吸附溶液理论(IAST)预测了双组分混合气在NMC上的吸附等温线,结果表明NMC对CO2-N2和CO2-CH4有非常高的CO2吸附选择性,分别为144.9和12.8.

混合气体中SAPO-34上单个物种的表面浓度(英文)

运用Langmuir等温线方程和理想吸附溶液理论(IAST)两种方法计算了SAPO-34在混合气体中的单个物种表面浓度,并对比了计算值与实验值的吻合程度.考察了两个二元混合体系,分别为80 oC的甲醇和二甲醚以及25 oC的二甲醚和乙烯混合气,发现IAST计算值在实验压力范围内均与实验结果吻合;但是Langmuir理论计算值仅在酸性位覆盖率低于1/3时与实验值吻合较好,随着压力增加严重偏离实验值,而且Langmuir理论不能描述随压力增加低饱和吸附量物种覆盖率降低的现象.因此,针对包含不同饱和吸附量组分的混合气,Langmuir理论仅适用于描述表面浓度低时的反应动力学,当表面浓度高时应该采用IAST方法.