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Kinetics of the Oxidative Dehydrogenation of Isobutane over Cr_2O_3/La_2(CO_3)_3 被引量:1
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作者 Yanping Sun Tracey A.Robson Trevor C.Brown 《Journal of Natural Gas Chemistry》 CAS CSCD 2002年第1期70-78,共9页
The oxidative dehydrogenation (ODH) of isobutane over Cr_2O_3/La_2(CO_3)_3 has been investigated in a low-pressure Knudsen cell reactor, under conditions where the kinetics of the primary reaction steps can be accurat... The oxidative dehydrogenation (ODH) of isobutane over Cr_2O_3/La_2(CO_3)_3 has been investigated in a low-pressure Knudsen cell reactor, under conditions where the kinetics of the primary reaction steps can be accurately determined. By heating the catalyst at a constant rate from 150-300℃, temperature fluctuations due to non-equilibrium adsorption are minimized. The evolved gas profiles show that ODH to isobutene and water is a primary reaction pathway, while carbon dioxide, which forms from the catalyst during reaction, is the only other product. This CO2 evolution may enhance the activity of the catalyst. Isobutene formation proceeds with the participation of lattice oxygen from the Cr2O3/La2(CO3)3 catalyst. The intrinsic Arrhenius rate constant for the ODH of isobutane isk(s-1) = 1011.5±2.2exp{-((55±5) -ΔHads kJmol-1)/RT}The small pre-exponential factor is expected for a concerted mechanism and for such a catalyst with a small surface area and limited porosity. 展开更多
关键词 catalytic kinetics oxidative dehydrogenation molecular flow ISOBUTANE isobutene Cr_2O_3/La_2(co_3)_3
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Kinetics study of CO_(2) absorption in potassium carbonate solution promoted by diethylenetriamine
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作者 Rouzbeh Ramezani Renzo Di Felice 《Green Energy & Environment》 SCIE CSCD 2021年第1期83-90,共8页
In this work,characterization and kinetics of CO2 absorption in potassium carbonate(K_(2)CO_(3))solution promoted by diethylenetriamine(DETA)were investigated.Kinetics measurements were performed using a stirred cell ... In this work,characterization and kinetics of CO2 absorption in potassium carbonate(K_(2)CO_(3))solution promoted by diethylenetriamine(DETA)were investigated.Kinetics measurements were performed using a stirred cell reactor in the temperature range of 303.15–323.15 K and total concentration up to 2.5 kmol m3.The density,viscosity,physical solubility,CO_(2) diffusivity and absorption rate of CO_(2) in the solution were determined.The reaction kinetics between CO_(2) and K2CO3þDETA solution were examined.Pseudo-first order kinetic constants were also predicted by zwitterion mechanism.It was revealed that the addition of small amounts of DETA to K_(2)CO_(3) results in a significant enhancement in CO_(2) absorption rate.The reaction order and activation energy were found to be 1.6 and 35.6 kJ mol1,respectively.In terms of reaction rate constant,DETA showed a better performance compared to the other promoters such as MEA,EAE,proline,arginine,taurine,histidine and alanine. 展开更多
关键词 Gas absorption co_(2)capture Reaction rate constant kinetic study Absorption rate
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黄铁矿在CO_(2)气氛下非等温氧化转化及动力学分析 被引量:1
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作者 黄芳 况怡婷 +3 位作者 张立麒 米铁 辛善志 刘晓烨 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期82-90,共9页
针对煤中常见含铁矿物黄铁矿在富氧燃烧典型气氛下转化特性,通过同步热分析结合烟气分析研究了黄铁矿在CO_(2)气氛下的转化行为.结果发现,黄铁矿在CO_(2)气氛下主要经历5个失重阶段且均为吸热过程,首先是黄铁矿颗粒表面硫脱除的起始热解... 针对煤中常见含铁矿物黄铁矿在富氧燃烧典型气氛下转化特性,通过同步热分析结合烟气分析研究了黄铁矿在CO_(2)气氛下的转化行为.结果发现,黄铁矿在CO_(2)气氛下主要经历5个失重阶段且均为吸热过程,首先是黄铁矿颗粒表面硫脱除的起始热解段(相界面反应,n=1/2),活化能低于其在N_(2)气氛下近30 kJ/mol,为220.27 kJ/mol,随后裂解成磁黄铁矿(三维扩散,n=1/2)活化能与其在N_(2)(177.27 kJ/mol)下接近为178.1 kJ/mol;温度高于690℃,随着升温磁黄铁矿缓慢失硫,CO_(2)逐渐参与磁黄铁矿转化且释放SO_(2)和CO;820~1150℃经历双峰失重峰阶段,820~1020℃,氧化气体产物SO_(2)大量生成且在约1000℃达到体积浓度峰值;最后1020~1150℃,坩埚中残留物大量与CO_(2)持续氧化反应失重形成SO_(2)和CO,坩埚中形成复杂物相体系,铁硫化物和铁氧化物共存(或共融).CO_(2)参与黄铁矿产物转化失重阶段活化能分别为180.94 kJ/mol、229.69 kJ/mol和243.46 kJ/mol,动力学机制均为成核与生长(n=1). 展开更多
关键词 黄铁矿 非等温 co_(2) 氧化转化 动力学
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TEPA改性Cu-BTC@SiO_(2)复合气凝胶制备及其捕集CO_(2)特性研究
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作者 周刚 杨思奥 +4 位作者 王凯丽 董晓素 柳茹林 孙彪 徐翠翠 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期235-247,共13页
在“碳达峰、碳中和”这一国家重大战略背景下,CO_(2)捕集已经成为当前重大科技发展方向。固体吸附剂吸附法在CO_(2)的捕集过程中应用广泛,其中SiO_(2)气凝胶具有成本低、合成方法灵活、分离效率高、表面易修饰等优点。然而,SiO_(2)气... 在“碳达峰、碳中和”这一国家重大战略背景下,CO_(2)捕集已经成为当前重大科技发展方向。固体吸附剂吸附法在CO_(2)的捕集过程中应用广泛,其中SiO_(2)气凝胶具有成本低、合成方法灵活、分离效率高、表面易修饰等优点。然而,SiO_(2)气凝胶材料也存在CO_(2)/N_(2)吸附选择性低,CO_(2)吸附容量有待继续提高等缺陷。为解决上述问题,制备了一种Cu-BTC@SiO_(2)复合气凝胶CO_(2)吸附材料。首先,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和氮气吸脱附测试对材料表面化学和孔隙结构进行了系统表征。然后,通过二氧化碳吸附测试对其CO_(2)吸附量、选择性吸附、循环吸附进行了研究。最后,采用理论与试验研究结合的方法,对吸附剂的CO_(2)吸附动力学进行了研究。结果表明:Cu-BTC与SiO_(2)气凝胶具有结构协同作用,与Cu-BTC复合后的SiO_(2)气凝胶不会改变材料的Si-O-Si骨架结构,同时可以保持Cu-BTC的晶体结构不受到损坏。复合材料具有726.431 m^(2)/g的高比表面积,570.781 m^(2)/g的微孔比表面积和0.184 cm^(3)/g的高微孔体积。负载四乙烯五胺(TEPA)后CO_(2)吸附量高达3.20 mmol/g,CO_(2)/N_(2)选择性吸附系数为40.8,循环10次CO_(2)吸附循环,吸附容量仅下降14%,提高了SiO_(2)气凝胶材料的CO_(2)吸附容量和吸附选择性。Avrami分数动力学模型对吸附试验结果拟合相关系数为0.99,且Avrami指数nA为1.9表明吸附剂对CO_(2)的吸附是非均质的多层吸附,既有物理吸附又有化学吸附,且以物理吸附为主。利用具有丰富微孔结构的金属有机骨架材料Cu-BTC与SiO_(2)气凝胶进行复合,使复合材料具有分级微/介孔结构,通过增强分子间作用力(范德华力)来增强材料对CO_(2)的物理吸附;使用TEPA对材料进行浸渍改性,利用有机胺和酸性气体之间的酸碱相互作用来增强材料对CO_(2)的化学吸附。 展开更多
关键词 SiO_(2)气凝胶 Cu-BTC co_(2)吸附 吸附动力学 碳中和
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CO_(2)催化加氢合成甲醇研究进展 被引量:3
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作者 王佳静 王建文 +5 位作者 李茂帅 宋奕慧 王石维 吕静 鲍晓军 马新宾 《石油炼制与化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期75-83,共9页
热催化CO_(2)加氢制甲醇具有显著的减碳效应,能够有效储存可再生能源,具有广阔的工业应用前景。介绍了CO_(2)加氢制甲醇的反应网络及其热力学挑战,并概述了其工艺流程、国内外工业应用情况,系统综述了近年来不同活性组分催化剂的研究进... 热催化CO_(2)加氢制甲醇具有显著的减碳效应,能够有效储存可再生能源,具有广阔的工业应用前景。介绍了CO_(2)加氢制甲醇的反应网络及其热力学挑战,并概述了其工艺流程、国内外工业应用情况,系统综述了近年来不同活性组分催化剂的研究进展,从催化剂的制备方式、活性位点、反应机理及动力学等方面阐述Cu基催化剂、贵金属催化剂、氧化物催化剂以及其他新型催化剂存在的问题和优势。重点阐述Cu基催化剂的构效关系,包括其活性组分结构、载体性质和助剂对催化活性和甲醇选择性的影响,并展望CO_(2)加氢制甲醇催化剂的未来发展方向。 展开更多
关键词 co_(2) 加氢 甲醇 催化剂 反应机理 反应动力学
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含膦多孔有机聚合物负载氧化镁的制备及其CO_(2)吸附性能
6
作者 田甜 张学奇 +3 位作者 王玉清 于戈文 丁健 赫文秀 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期146-156,共11页
MgO吸附剂因其成本低廉、来源广泛、再生能耗低等优势在CO_(2)吸附领域应用广泛,但比表面积低限制了其吸附性能。以高表面积、多级孔结构的含膦多孔有机聚合物POL-PPH_(3)为载体,采用浸渍煅烧法和超声煅烧法制备得到POL-PPH_(3)负载的Mg... MgO吸附剂因其成本低廉、来源广泛、再生能耗低等优势在CO_(2)吸附领域应用广泛,但比表面积低限制了其吸附性能。以高表面积、多级孔结构的含膦多孔有机聚合物POL-PPH_(3)为载体,采用浸渍煅烧法和超声煅烧法制备得到POL-PPH_(3)负载的MgO吸附剂(MgO/POL-PPH_(3)),用于CO_(2)捕集。探究制备方法、煅烧温度、煅烧时间等制备条件对MgO/POL-PPH_(3)吸附剂上CO_(2)吸附性能的影响。研究发现,浸渍煅烧法优于超声煅烧法,且随着煅烧温度和煅烧时间增加,MgO/POL-PPH_(3)样品上CO_(2)吸附容量逐渐降低。采用浸渍煅烧法,煅烧温度300℃,煅烧时间1 h时,MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上获得最优CO_(2)吸附量,达0.55 mmol/g。在组成为12%CO_(2),其余为氮气的模拟烟道气中,MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上CO_(2)吸附容量达0.02 mmol/g,200℃吸附60 min,370℃脱附15 min条件下,该吸附剂稳定循环使用5次后,CO_(2)吸附容量仍保持不变。结合N 2物理吸附、热重、FT-IR、XRD、SEM-EDX等表征手段,阐明MgO/POL-PPH_(3)吸附剂上吸附CO_(2)的构效关系。动力学模型分析表明采用浸渍煅烧法不同煅烧温度下获得的3种吸附剂上CO_(2)吸附以物理吸附为主,而不同煅烧时间下获得的3种吸附剂包括MgO/POL-PPH_(3)-300-1吸附剂上CO_(2)吸附行为以化学吸附为主。高比表面积及多级孔道结构有利于暴露更多的活性位点及CO_(2)传输与扩散,进而增大MgO/POL-PPH_(3)吸附剂的CO_(2)吸附容量。MgO在载体上高度分散也有利于增强与CO_(2)的接触,以加快CO_(2)吸附速率。 展开更多
关键词 含膦多孔有机聚合物 MgO吸附剂 co_(2)捕集 co_(2)吸附动力学
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非热等离子体强化Cu催化CO_(2)加氢制甲醇机理探索
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作者 陈玉民 董永恒 +5 位作者 史承静 孙龙坤 朱丙鑫 李冰 刘洋 周怀春 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4276-4294,共19页
CO_(2)耦合绿氢制甲醇可同时实现CO_(2)规模转化利用和绿氢储存,甲醇可作为绿色低碳燃料或工业平台产品大规模应用,对推动碳捕集、利用与封存(CCUS)技术进一步发展具有重要意义。非热等离子体(NTP)能在温和条件下活化CO_(2)进行加氢反应... CO_(2)耦合绿氢制甲醇可同时实现CO_(2)规模转化利用和绿氢储存,甲醇可作为绿色低碳燃料或工业平台产品大规模应用,对推动碳捕集、利用与封存(CCUS)技术进一步发展具有重要意义。非热等离子体(NTP)能在温和条件下活化CO_(2)进行加氢反应,耦合催化剂后可实现甲醇等特定产物定向调控,但其反应机理亟待明确。基于此,结合介质阻挡放电(DBD)实验与连续脉冲等离子体反应动力学模拟,对NTP强化Cu/γ-Al_(2)O_(3)催化CO_(2)加氢制甲醇反应机理和过程耦合规律进行研究。实验证明,NTP与10%Cu/γ-Al_(2)O_(3)耦合可在80℃、0.1 MPa下实现18.74%CO_(2)转化率和36.28%CH_(3)OH选择性。放电参数在线监测和原位发射光谱(OES)测量结果表明,耦合Cu/γ-Al_(2)O_(3)后局部放电增强,使得平均电子能量和密度增加促进CO、H生成并参与表面反应而消耗,导致光谱强度减弱。进一步由敏感性和ROP分析发现,NTP中H、CO等活性物质通过CO_(2)(S)+H→COOH(S)、CO+H(S)→HCO(S)、CO(S)+H→HCO(S)、CH_(3)O(S)+H→CH_(3)OH(S)等E-R反应替代对应高能垒L-H反应促进甲醇高效生成。分析反应路径得出,甲酸盐(HCOO*)路径是Cu/γ-Al_(2)O_(3)表面甲醇生成主要路径,其中反应CH_(3)O(S)+H(S)→CH_(3)OH(S)+Cu(S)是最大限速步,RWGS+CO氢化路径中通过CO_(2)(S)→COOH(S)→CO(S)路线生成CO(S)并快速脱附为降低CH_(3)OH选择性重要因素。不确定性分析表明,虽然提高CO_(2)吸附速率可有效提高其转化率,但当H(S)不足时反而会增加CO选择性,最优CO_(2)和H_(2)吸附速率比为γ(H_(2))/γ(CO_(2))=7~8;提高CO(S)吸附稳定性并增强H_(2)电子碰撞解离以促进H生成,可提高CO(S)→HCO(S)、CH_(3)O(S)→CH_(3)OH(S)等速率,协同实现27.4%、51%的CO_(2)转化率和CH_(3)OH选择性。 展开更多
关键词 等离子体催化 co_(2)加氢 绿色甲醇 动力学计算 发射光谱
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CO_(2)加氢制甲醇反应动力学及工艺能耗优化
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作者 邱浩书 宋磊 +2 位作者 杨秋林 岳海荣 梁斌 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期102-110,共9页
为应对全球气候变暖等环境问题,碳捕集、利用和封存(CCUS)技术得到了越来越多的关注。CO_(2)加氢制甲醇既可以实现CO_(2)资源化利用,也可实现可再生能源的化学储存,是一种重要的CCUS技术。为探索优化CO_(2)加氢制甲醇的工艺,在固定床反... 为应对全球气候变暖等环境问题,碳捕集、利用和封存(CCUS)技术得到了越来越多的关注。CO_(2)加氢制甲醇既可以实现CO_(2)资源化利用,也可实现可再生能源的化学储存,是一种重要的CCUS技术。为探索优化CO_(2)加氢制甲醇的工艺,在固定床反应器中测试了商用Cu-ZnO/Al_(2)O_(3)催化剂在CO_(2)加氢制甲醇过程中的催化性能。探究了催化剂在448.15~543.15 K,1~3 MPa,H_(2)、CO_(2)物质的量比3~9的催化效果。结果表明,CO_(2)转化率随反应温度升高而增加;甲醇选择性主要受温度和氢碳物质的量比影响:温度越高甲醇选择性越低,氢碳物质的量比越大甲醇选择性越高;压力升高对CO_(2)转化率和甲醇选择性均有促进作用。以甲酸盐加氢步骤为反应的速率控制步骤,在LHHW动力学理论基础上推导建立了该催化剂用于CO_(2)加氢制甲醇的反应动力学模型,在MATLAB中构建模型优化函数求解模型参数,获得反应动力学方程。2个反应活化能分别为42.4和122.1 kJ/mol。在Aspen Plus软件中建立CO_(2)加氢制甲醇循环工艺,并通过增加流股间换热对循环工艺进行能耗优化。通过一个管壳式换热器将反应器出口气体热量回收用于原料气的预热,使预热过程能耗降低86.2%。同时对闪蒸分离温度和原料气预热温度进行灵敏度分析,最终选择闪蒸分离温度323.15 K,原料气预热温度498.15 K。工艺产品为摩尔纯度>99.5%的精制甲醇,甲醇回收率>99%,工艺最佳甲醇生产能耗4.84 GJ/t。 展开更多
关键词 co_(2) 甲醇 动力学 工艺优化 能耗
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用于高效稳定吸附CO_(2)的胺基功能化MOF-808开发及机理
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作者 沈遥 鲁恒霞 +3 位作者 潘幸迪 叶杰旭 赵景开 张士汉 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期77-87,共11页
胺基功能化金属有机骨架具有孔隙率高、CO_(2)吸附容量大、抗水性好的优点,被认为是适用于燃煤烟气CO_(2)捕集的吸附材料,但其表面胺基分子在高温脱附过程易发生团聚,导致吸附速率和吸附容量下降。采用物理浸渍将四乙烯五胺分子(TEPA)... 胺基功能化金属有机骨架具有孔隙率高、CO_(2)吸附容量大、抗水性好的优点,被认为是适用于燃煤烟气CO_(2)捕集的吸附材料,但其表面胺基分子在高温脱附过程易发生团聚,导致吸附速率和吸附容量下降。采用物理浸渍将四乙烯五胺分子(TEPA)封装入MOF-808的孔道内,开发了一种胺基分子高度分散的胺基功能化吸附材料TEPA@MOF-808。TEPA@MOF-808的吸附容量相比MOF-808提高了2.15倍,吸附速率常数、吸附选择性分别提高了13%和498%,10次吸脱附循环后吸附容量仅下降10.9%,说明基于TEPA的胺基功能化策略可显著提高CO_(2)吸附性能和稳定性。热力学结果显示TEPA@MOF-808的等量吸附热仅为40 kJ/mol,小于普遍认为的化学吸附门槛,^(13)C固体核磁和原位红外表征结果进一步揭示了其以物理吸附为主的吸附机理。 展开更多
关键词 碳捕集 co_(2)吸附 胺基功能化金属有机骨架 吸附动力学
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含钛渣制备多孔沸石分子筛吸附剂及其CO_(2)吸附性能
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作者 皇甫林 尚波 +2 位作者 罗中秋 祖运 周新涛 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1726-1736,1856,共12页
以钒钛磁铁矿高炉冶炼产生的水淬渣为主要原料,经“酸处理-碱熔-水热晶化”制备了多孔沸石分子筛吸附剂(简称吸附剂,下同),采用XRD、SEM、FTIR对吸附剂进行了表征,考察了NaAlO_(2)添加量对吸附剂结构的影响,采用动态吸附法评价了吸附剂... 以钒钛磁铁矿高炉冶炼产生的水淬渣为主要原料,经“酸处理-碱熔-水热晶化”制备了多孔沸石分子筛吸附剂(简称吸附剂,下同),采用XRD、SEM、FTIR对吸附剂进行了表征,考察了NaAlO_(2)添加量对吸附剂结构的影响,采用动态吸附法评价了吸附剂的CO_(2)吸附性能,考察了预处理温度、吸附温度和CO_(2)流量对吸附剂的CO_(2)吸附性能的影响,并利用动力学模型进行了数据拟合,分析了其吸附行为。结果表明,随着NaAlO_(2)添加量的增加,水热晶化产物依次完成了“无定形→初步结晶→FAU型→LTA型”沸石分子筛的结构转变;制备的吸附剂(Z-4)经350℃预处理,在吸附温度25℃、CO_(2)流量分别为1.4 mL/min(固定床反应装置)和50 mL/min(同步热分析仪)的条件下,CO_(2)吸附效果最佳,其CO_(2)穿透与饱和吸附量为2.16、3.39 mmol/g;其CO_(2)吸附行为符合拟二级动力学模型,吸附过程由物理和化学吸附共同主导,拟二级动力学模型吸附速率常数为0.0785mmol/(g·s);经5次循环吸附/再生后,其CO_(2)饱和吸附量保持率为96.8%。 展开更多
关键词 含钛渣 水热合成 多孔沸石分子筛 co_(2)吸附 吸附动力学 功能材料
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粉煤灰基硅铝酸盐材料的合成及其捕集CO_(2)的研究进展
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作者 庞薇 秦身钧 +3 位作者 郝龙龙 门长全 侯佳佳 李神勇 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第7期42-54,共13页
CO_(2)大量排放导致全球变暖加剧,碳捕集可减缓CO_(2)排放对气候变化的影响,但吸附剂高昂的成本阻碍了碳捕集技术的发展。同时煤炭燃烧量持续增加使粉煤灰产量不断增加,而粉煤灰的高值化利用率较低。将粉煤灰用于合成粉煤灰基硅铝酸盐材... CO_(2)大量排放导致全球变暖加剧,碳捕集可减缓CO_(2)排放对气候变化的影响,但吸附剂高昂的成本阻碍了碳捕集技术的发展。同时煤炭燃烧量持续增加使粉煤灰产量不断增加,而粉煤灰的高值化利用率较低。将粉煤灰用于合成粉煤灰基硅铝酸盐材料,并应用于碳捕集技术可实现工业固体废物的高值化利用和碳减排的双重目标。介绍了粉煤灰合成硅铝酸盐材料前的预处理步骤,系统讨论了粉煤灰基沸石、Li_(4)SiO_(4)吸附剂和SiO_(2)介孔材料的合成和其捕集CO_(2)的研究,然后对粉煤灰基硅铝酸盐材料吸附CO_(2)的动力学进行了总结。粉煤灰基硅铝酸盐材料制备前的物理和化学预处理步骤可优化材料的孔隙结构及表面化学性质,胺功能化或金属离子掺杂等方式可实现对材料结构和CO_(2)吸附性能的调控。粉煤灰基硅铝酸盐材料的CO_(2)吸附动力学拟合因产物及吸附条件不同而存在差异。深入理论研究,推动规模化工程应用,对促进碳捕集技术发展具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 粉煤灰 co_(2)捕集 硅铝酸盐材料 吸附动力学
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季铵基吸附剂CO_(2)变湿捕集-释放机制及相关材料研究进展
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作者 高云芳 宋新山 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第11期104-112,共9页
变湿吸附作为一种新型的CO_(2)捕集技术,具有受水分变化驱动捕集-释放CO_(2)的特点,可有效降低CO_(2)捕集能耗和运行成本。阐述了季铵基吸附剂的变湿吸附技术机理,以及热力学、动力学角度的作用机制;介绍了影响吸附剂性能的因素;归纳了... 变湿吸附作为一种新型的CO_(2)捕集技术,具有受水分变化驱动捕集-释放CO_(2)的特点,可有效降低CO_(2)捕集能耗和运行成本。阐述了季铵基吸附剂的变湿吸附技术机理,以及热力学、动力学角度的作用机制;介绍了影响吸附剂性能的因素;归纳了近年来吸附剂合成改性方法及研究进展;最后总结了该领域当前面临的挑战并指出了发展趋势。季铵基吸附剂吸附CO_(2)的过程通过水蒸发驱动并受水分波动影响。当吸附剂负载二价及三价酸根阴离子,亲水/疏水层间距和阳离子间距均较小时,CO_(2)吸附性能较强。可通过定向调控孔隙结构制备更小粒径、更丰富孔隙度和更高比表面积的吸附剂材料。此外,可通过强化季铵化或双季铵化等手段将季铵基官能团进行化学嫁接,以提高活性位点的密度并高效利用。目前变湿吸附技术处于发展阶段,在保持吸附剂较高比表面积和官能团利用率的基础上,改善吸附容量和循环速率是面向实际应用的必然需求;其规模化应用、捕集能耗的降低、环境耐受性的提高,以及捕集后CO_(2)的处理也是亟待研究的重要方向。 展开更多
关键词 co_(2)捕集 变湿吸附剂 季铵基 动力学 热力学
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稀土尾矿制备分子筛对CO_(2)气体的吸附及动力学
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作者 侯丽敏 李佳明 +4 位作者 孙现康 卢林博 王新展 叶雨乔 武文斐 《中国粉体技术》 CAS CSCD 2024年第5期102-112,共11页
【目的】分析稀土尾矿的物化特性,制备分子筛,并探寻吸附CO_(2)气体过程中的动力学模型。【方法】采用水热法合成稀土尾矿分子筛,研究CO_(2)气体吸附性能;采用热重质谱和热分析动力学的方法,分别探讨分子筛最佳合成条件下的硅元素与铝... 【目的】分析稀土尾矿的物化特性,制备分子筛,并探寻吸附CO_(2)气体过程中的动力学模型。【方法】采用水热法合成稀土尾矿分子筛,研究CO_(2)气体吸附性能;采用热重质谱和热分析动力学的方法,分别探讨分子筛最佳合成条件下的硅元素与铝的质量比、吸附温度和分子筛表面吸附过程的反应模型。【结果】在硅元素与铝的质量比为1:1.5、温度为50℃时,合成的分子筛吸附能力最强,对CO_(2)气体的吸附容量最大,为0.15 mmol/g,原因是合成的分子筛增大原尾矿近百倍的比表面积,形成有利于吸附CO_(2)气体的介孔结构;并将稀土尾矿带有的铁元素活化,融入分子筛骨架中形成吸附CO_(2)气体的活性中心;分子筛表面CO_(2)气体动力学吸附过程与Fractional模型的拟合度最高。【结论】稀土尾矿活化后制备的分子筛具有一定的吸附CO_(2)气体能力,吸附CO_(2)气体动力学符合Fractional模型。 展开更多
关键词 稀土尾矿 分子筛 co_(2)气体 吸附动力学
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用于空气捕集CO_(2)的多孔复合吸附剂载体优化和解吸性能研究
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作者 付林 王正峰 +3 位作者 陈依卓 王泽斌 刘卫山 王涛 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期215-221,共7页
空气直接捕集CO_(2)技术(DAC)是一种灵活有效的减排方式,其中,变湿再生吸附技术仅利用常温常压下水分子的蒸发自由能即可实现超低分压CO_(2)的吸附分离,突破常规变温/变压再生吸附技术的高能耗限制,被认为是当下最具前景的低能耗捕集技... 空气直接捕集CO_(2)技术(DAC)是一种灵活有效的减排方式,其中,变湿再生吸附技术仅利用常温常压下水分子的蒸发自由能即可实现超低分压CO_(2)的吸附分离,突破常规变温/变压再生吸附技术的高能耗限制,被认为是当下最具前景的低能耗捕集技术之一。针对空气直接捕集CO_(2)领域吸附剂的关键制备工艺,改进了相转换法成型工艺,并对最优的多孔复合吸附剂进行解吸性能研究。通过选用季铵型强碱性离子交换树脂D290作为活性吸附组分,醋酸纤维素(CA)和聚醚砜(PES)作为惰性载体,优化活性树脂与载体的配比,筛选出具有最优吸附解吸性能的多孔复合吸附剂。结果表明:活性组分和CA配比为6∶4的D290/CA型吸附剂的吸附性能(0.70mmol/g)和解吸性能(0.23mmol/g)最优;多孔复合吸附剂的解吸率随着解吸温度提高(45℃,解吸附率为85%)而上升;随解吸环境CO_(2)分压提高而下降,在85%吸附饱和度下,CO_(2)分压由1000×10^(-6)增至1500×10^(-6)时,解吸附速率由0.0005s^(-1)快速下降至0.00015s-1;最后,合理减小多孔复合吸附剂的厚度可在一定程度上提高其解吸附速率。 展开更多
关键词 空气直接co_(2)捕集 变湿再生 离子交换树脂 解吸附动力学
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超临界CO_(2)射流混合器喷嘴的模拟优化设计
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作者 王云飞 李旭航 +3 位作者 谭富庭 丁佳杰 伦晨晨 胡德栋 《能源化工》 CAS 2024年第1期47-52,共6页
提出了一种超临界CO_(2)射流混合器并建立射流模型,通过CFD模拟优化喷嘴结构和射流工况,最终确定涂料和超临界CO_(2)的最优混合效果。曲面响应分析法结果表明,各因素对射流破碎段湍动能的影响程度由大到小依次为压力、温度、喷射锥角。... 提出了一种超临界CO_(2)射流混合器并建立射流模型,通过CFD模拟优化喷嘴结构和射流工况,最终确定涂料和超临界CO_(2)的最优混合效果。曲面响应分析法结果表明,各因素对射流破碎段湍动能的影响程度由大到小依次为压力、温度、喷射锥角。湍动能随压力的升高先减小后增大,随温度的升高而增大,随喷射锥角的增大先增大后减小。结合实际喷涂条件,在10 MPa、60℃条件下,从18°喷嘴锥角射出的超临界CO_(2)可在射流破碎段产生大于3000 m^(2)/s^(2)的湍动能。该研究结论可为超临界CO_(2)射流混合器的优化设计提供理论指导。 展开更多
关键词 超临界co_(2)喷涂 射流混合器 射流湍动能 曲面响应分析
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Geochemical modeling to aid experimental design for multiple isotope tracer studies of coupled dissolution and precipitation reaction kinetics
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作者 Mingkun Chen Peng Lu +1 位作者 Yongchen Song Chen Zhu 《Acta Geochimica》 EI CAS CSCD 2024年第1期1-15,共15页
It is a challenge to make thorough but efficient experimental designs for the coupled mineral dissolution and precipitation studies in a multi-mineral system, because it is difficult to speculate the best experimental... It is a challenge to make thorough but efficient experimental designs for the coupled mineral dissolution and precipitation studies in a multi-mineral system, because it is difficult to speculate the best experimental duration, optimal sampling schedule, effects of different experimental conditions, and how to maximize the experimental outputs prior to the actual experiments. Geochemical modeling is an efficient and effective tool to assist the experimental design by virtually running all scenarios of interest for the studied system and predicting the experimental outcomes. Here we demonstrated an example of geochemical modeling assisted experimental design of coupled labradorite dissolution and calcite and clayey mineral precipitation using multiple isotope tracers. In this study, labradorite(plagioclase) was chosen as the reactant because it is both a major component and one of the most reactive minerals in basalt. Following our isotope doping studies of single minerals in the last ten years, initial solutions in the simulations were doped withmultiple isotopes(e.g., Ca and Si). Geochemical modeling results show that the use of isotope tracers gives us orders of magnitude more sensitivity than the conventional method based on concentrations and allows us to decouple dissolution and precipitation reactions at near-equilibrium condition. The simulations suggest that the precise unidirectional dissolution rates can inform us which rate laws plagioclase dissolution has followed. Calcite precipitation occurred at near-equilibrium and the multiple isotope tracer experiments would provide near-equilibrium precipitation rates, which was a challenge for the conventional concentration-based experiments. In addition, whether the precipitation of clayey phases is the rate-limiting step in some multi-mineral systems will be revealed. Overall, the modeling results of multimineral reaction kinetics will improve the understanding of the coupled dissolution–precipitation in the multi-mineral systems and the quality of geochemical modeling prediction of CO_(2) removal and storage efficacy in the basalt systems. 展开更多
关键词 kinetics FELDSPAR Isotope doping Near-equilibrium co_(2)sequestration BASALT
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金属有机骨架复合物对低浓度CO_(2)吸附动力学研究
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作者 张香梅 吕丽 +1 位作者 王春来 刘茜 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期189-194,200,共7页
对化石能源的过度使用导致全球CO_(2)排放量持续增加,气候变暖已成为人类面临的最为严峻的环境问题。金属有机骨架材料是理想的CO_(2)吸附剂,由于其优良的特性,可用于CO_(2)捕获。采用北京化工大学提供的NbOFFIVE-1-Ni@聚丙烯酸酯CO_(2... 对化石能源的过度使用导致全球CO_(2)排放量持续增加,气候变暖已成为人类面临的最为严峻的环境问题。金属有机骨架材料是理想的CO_(2)吸附剂,由于其优良的特性,可用于CO_(2)捕获。采用北京化工大学提供的NbOFFIVE-1-Ni@聚丙烯酸酯CO_(2)复合吸附材料,利用自搭建的固定床装置测试了低浓度CO_(2)的吸附穿透曲线,探究了流量、温度、浓度、气流湿度、床层厚度条件对吸附行为的影响,利用三种动力学模型对吸附数据进行拟合,并探究了NbOFFIVE-1-Ni@PA的循环稳定性。结果表明,随着气体流量的升高,NbOFFIVE-1-Ni@PA的CO_(2)吸附量出现先增加后降低的趋势。降低吸附温度、增加浓度、减小气流湿度和增加床层高度均有利于增强NbOFFIVE-1-Ni@PA的动态CO_(2)吸附性能。Avrami模型能更好地拟合实验数据,表明NbOFFIVE-1-Ni@PA对CO_(2)的吸附是物理和化学吸附共同作用。最后,经10次吸脱附再生后,NbOFFIVE-1-Ni@PA的吸附量仅下降4.5%,可再生性能优异。 展开更多
关键词 二氧化碳 动力学 金属有机骨架材料 吸附 固定床
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生物质炭与神木煤CO_(2)气化反应性及动力学研究
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作者 郝文俊 张晋玲 +1 位作者 李嘉 元宁 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2272-2276,2283,共6页
采用热重分析仪研究了生物质炭与神木煤热解特性与CO_(2)气化反应性,通过缩核模型、均相模型和混合模型对生物质炭焦与神木煤焦的动力学特性进行了拟合。结果表明,生物质炭的起始热解温度低于神木煤,热解失重率高于神木煤;在1000~1200... 采用热重分析仪研究了生物质炭与神木煤热解特性与CO_(2)气化反应性,通过缩核模型、均相模型和混合模型对生物质炭焦与神木煤焦的动力学特性进行了拟合。结果表明,生物质炭的起始热解温度低于神木煤,热解失重率高于神木煤;在1000~1200℃气化温度下,生物质炭焦与神木煤焦的气化速率随气温温度的升高而升高,同等气化条件下,生物质炭焦的气化速率较神木煤焦更快;通过缩核模型、均相模型和混合模型对气化反应速率变化趋势的拟合,可知生物质炭焦的活化能为60~66 kJ/mol,神木煤焦的活化能为110~128 kJ/mol。 展开更多
关键词 生物质炭 神木煤 co_(2)气化反应性 气化动力学模型
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CO_(2)和H_(2)S对镍基合金028点蚀敏感性及点蚀生长动力学的影响
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作者 席文强 孙冲 +2 位作者 樊学华 林学强 孙建波 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第16期78-88,102,共12页
目的探明CO_(2)和H_(2)S对镍基合金028钝化膜性能和点蚀敏感性的影响。方法采用循环动电位极化(CPP)、电化学阻抗谱(EIS)、莫特-肖特基(M-S)等测试方法,研究Cl-环境、CO_(2)-Cl-环境和H_(2)S-Cl-环境中镍基合金028的钝化膜性能。通过制... 目的探明CO_(2)和H_(2)S对镍基合金028钝化膜性能和点蚀敏感性的影响。方法采用循环动电位极化(CPP)、电化学阻抗谱(EIS)、莫特-肖特基(M-S)等测试方法,研究Cl-环境、CO_(2)-Cl-环境和H_(2)S-Cl-环境中镍基合金028的钝化膜性能。通过制备一维人工凹坑电极模拟点蚀坑的稳态生长,采用向负向电位扫描法,研究镍基合金028在局部点蚀环境中的金属溶解动力学,明确CO_(2)和H_(2)S对点蚀生长动力学的影响。结果CO_(2)和H_(2)S都会使镍基合金028钝化膜性能变差,而H_(2)S的影响更为显著,具体表现为:在H_(2)S-Cl-环境中具有更高的钝化电流密度jp、更低的点蚀电位Eb和再钝化电位Erp。H_(2)S-Cl-环境中的钝化膜电阻Rf、电荷转移电阻Rt和钝化膜厚度均低于CO_(2)-Cl-环境中的,此外,钝化膜在H_(2)S-Cl-环境中具有更高的点缺陷密度。在最大点蚀坑溶解电流密度jdiss,max相同的条件下,H_(2)S-Cl-环境中点蚀稳态生长所需的驱动力Emax明显低于CO_(2)-Cl-环境中的;在相同Emax下,H_(2)S-Cl-环境中的jdiss,max高于CO_(2)-Cl-环境中的。结论CO_(2)和H_(2)S通过增加钝化膜溶解速率、降低钝化膜电阻和增加点缺陷密度,不同程度地增加了镍基合金028的点蚀敏感性,而H_(2)S更容易造成钝化膜损伤。在点蚀稳态生长阶段,镍基合金028点蚀的稳态生长遵循塔菲尔规律,相比于CO_(2),H_(2)S更容易促进点蚀从亚稳态向稳态发展,并且在H_(2)S环境中具有更高的点蚀生长稳定性。 展开更多
关键词 镍基合金 co_(2) H_(2)S 点蚀敏感性 一维人工凹坑电极 点蚀生长动力学
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高压CO_(2)水合物的生成机理实验和模拟 被引量:3
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作者 曹学文 杨凯然 +2 位作者 杨健 唐国祥 边江 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期171-178,共8页
温室气体CO_(2)的捕捉和储存对减缓温室效应具有重大意义。CO_(2)水合物法储存CO_(2)具有效率高、储量大、易运输等优点。为了更高效制备CO_(2)水合物,对其生成机理进行实验和模拟研究。通过建立水合物生成的热力学模型,对水合物生成条... 温室气体CO_(2)的捕捉和储存对减缓温室效应具有重大意义。CO_(2)水合物法储存CO_(2)具有效率高、储量大、易运输等优点。为了更高效制备CO_(2)水合物,对其生成机理进行实验和模拟研究。通过建立水合物生成的热力学模型,对水合物生成条件进行预测,利用高压静态釜式反应容器开展水合物生成实验,通过温度压力数据验证模型的准确性。在选取化学势能差作为水合物生成驱动力的基础上建立气体消耗速率模型,并与实验结果对比,结果表明:模型的预测值与实验值相对吻合。在低于水合物相平衡温度的条件下,升高容器的内反应压力可以促进气-液质量交换过程,提高生成效率。在生成过程中测得不同位置的电阻率变化数据,发现容器内的电阻率随固态水合物的生成而升高,并且首先在容器上部靠近壁面处结晶、团聚。 展开更多
关键词 co_(2)水合物 高压反应容器 生成动力学 气体消耗速率 电阻率分布
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