零长柱法测定分子筛吸附平衡等温线的理论及仿真

介绍了零长柱(zero length column,简称ZLC)法测定分子筛材料平衡等温线的基本原理,建立了ZLC系统的数学模型,并对ZLC系统进行了仿真,通过对比仿真和实验结果,验证了仿真模型的正确性.由于ZLC法测定平衡等温线,需同时知道吸附柱出口气体浓度和流量,而据以前的研究,两者相互耦合.因此,对两种利用实验测得的出口气体浓度进行流量计算的方法进行了分析,并根据仿真模型通过编程计算对两种不同的ZLC出口气体流量修正方法进行了对比,探讨了影响ZLC方法正确性的因素,并对ZLC方法的适用范围及两种修正方法的精确性进行了比较和分析,为ZLC方法的应用提供了依据.

汽化溶剂在MOF材料扩散系数测定的装置设计与实现

测定汽化溶剂在固相吸附剂晶内扩散系数是重要的吸附参数,传统实验教学滞后于“解决复杂问题能力”的培养要求。该文以“气相扩散系数测定实验”为对象,将其拓展为“汽化溶剂在MOF(HKUST-1型)多孔材料晶内扩散系数测定实验装置设计与实现”,它结合气相色谱仪FID检测器原理和零长柱法测定晶内扩散系数的原理,提出实验设计方案、实验测量法和数据拟合法,并对零长柱法(ZLC)做了MATLAB软件模拟计算,拟合实验数据与文献报道值接近。该实验在学生操作过程中,实验系统由学生根据实验原理自助搭建,将实验原理、吸附材料装填、数据采集和测量、数据分析和报告撰写融为一体,践行新工科人才培养理念,提高人才培养目标的达成度。

C_7碳氢化合物在纳米级介孔ZSM-5沸石中的扩散性能

实验选取了碳原子数相同、结构和分子动力学直径不同的正庚烷和甲苯作为探针分子,通过零长柱法(zero-length column,ZLC)考察了纳米级介孔ZSM-5沸石的孔结构对探针分子扩散性能的影响。采用Crank扩散模型计算了有效扩散时间常数,并估算了扩散活化能。实验结果表明,由于甲苯比庚烷分子结构复杂、分子动力学直径大,因此甲苯在ZSM-5样品中的扩散活化能约为庚烷的1.5倍,有效扩散时间常数远小于庚烷。庚烷和甲苯在纳米级介孔ZSM-5沸石中的扩散速率取决于粒径的大小,两者在纳米级介孔ZSM-5中的有效扩散时间常数是微米级纯微孔ZSM-5的两倍,然而两者在微米级纯微孔ZSM-5中的活化能为纳米级介孔ZSM-5中的两倍,说明对于纳米级介孔ZSM-5,微粒粒径减小、扩散路径缩短,对扩散起到了极大的促进作用。