不同Cu含量的Cu(X)/SSZ-13分子筛催化剂同时消除炭烟和NO_(x)的性能研究

柴油机由于其较强的动力性与耐久性等优势,已经广泛应用于运输、农业、建筑等重工业领域。然而,柴油机排放的尾气污染物,如炭烟颗粒和氮氧化物(NO_(x)),严重危害人们的健康和生活环境。因此,消除柴油机尾气中的炭烟颗粒和氮氧化物已成为一项重要的研究课题。通过控制原料中CuSO_(4)的添加量,采用一锅法合成了含有不同Cu含量的Cu(X)/SSZ-13分子筛催化剂。通过XRD、N_(2)吸附-脱附、SEM、H_(2)-TPR、NO-TPO、NH_(3)-TPD、Soot-TPR等表征手段,研究了制备的Cu(X)/SSZ-13分子筛催化剂的形貌和物理化学性质,并测试了所合成的催化剂在同时消除炭烟和NO_(x)方面的活性。结果表明,不同Cu含量的Cu(X)/SSZ-13分子筛在同时消除炭烟和NO_(x)方面的活性存在明显差异,Cu含量还会影响Cu(X)/SSZ-13分子筛的形貌、比表面积和氧化还原性能。当Cu含量为1.25时,制备的Cu(1.25)/SSZ-13催化剂表现出最佳的催化性能,其在153~427℃温度范围的NO转化率超过90%,炭烟燃烧的峰值温度(T_(m))为504℃。

乙酰胺改性13X分子筛的制备及其脱除2-氯戊烷性能

为解决固体吸附剂13X分子筛对未聚碳五油中2-氯戊烷吸附容量低、吸附成本高的问题,采用浸渍法制备了一系列乙酰胺改性13X分子筛吸附剂,探究其对2-氯戊烷的吸附脱除性能。利用低温氮气吸附-脱附、氨气程序升温脱附、元素分析、傅里叶变换红外光谱等表征手段和分子模拟技术阐明未聚碳五油的脱氯机理,同时测定改性样品对2-氯戊烷的吸附等温线和吸附动力学特性。研究结果表明:改性后13X分子筛的骨架结构未被破坏,新引入的羰基官能团与2-氯戊烷吸附产生了较强的氢键相互作用。当乙酰胺浸渍液浓度为0.75 mol/L时,改性后吸附剂总孔体积、孔径和总酸量最大,对2-氯戊烷的静态吸附容量最高,为107.5 mg/g,吸附过程既存在物理吸附也存在化学吸附。298 K下该改性样品对2-氯戊烷的吸附符合Langmuir等温吸附并且吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附平衡常数K_(L)为0.16 L/mg,动力学常数K_(2)为8058.04 g/(mg·h)。

Cu^+/13X分子筛吸附分离丁烷-丁烯混合体系

采用等体积浸渍法制备了一系列负载型Cu+/13X分子筛吸附剂,利用固定床吸附装置对该系列吸附剂分离丁烷-丁烯混合体系的性能进行了评价,考察了吸附剂中Cu Cl2负载量、焙烧还原时间、吸附温度、吸附压力、再生次数等对吸附剂性能的影响,并采用TPD方法分析了碳四组分与活性中心π-络合能力的强弱。实验结果表明,Cu+/13X分子筛吸附剂是一种分离丁烷-丁烯混合体系的优良吸附剂,当Cu Cl2负载量为5.67%(w)、350℃下焙烧1.00 h、吸附温度为35~40℃时,常压下吸附效果最佳。升高吸附压力使吸附剂的穿透吸附时间缩短,且吸附压力过高时会引起吸附柱死体积内的气体体积增加,不利于分离。Cu+/13X分子筛吸附剂的再生性能良好,多次再生后仍保持较高的活性。

Ni^(2+)对Cu^+-13X分子筛动态吸附脱硫性能的影响

采用液相离子交换法制备Cu+-13X和Ni2+/Cu+-13X分子筛吸附剂,运用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等对样品进行表征。在常温和常压下,通过固定床吸附实验研究Cu+-13X和Ni2+/Cu+-13X对含有噻吩(TP)、2-乙基噻吩(2-ETP)的双组分模拟汽油的动态吸附脱硫性能。结果表明:Ni2+/Cu+-13X分子筛中Ni2+质量分数为1.54%时,Ni2+/Cu+-13X分子筛吸附脱硫效果最佳。动态吸附实验过程中,噻吩类硫化物与2种吸附剂之间均存在π配位作用,且噻吩与2-乙基噻吩之间存在竞争吸附,而Ni2+可以增大Cu+-13X吸附剂对2-乙基噻吩的吸附选择性;负载的Ni可以作为一种助剂,增加Cu+-13X吸附剂对噻吩类硫化物的吸附量,在相同的实验条件下,经Ni2+改性后的Cu+-13X对噻吩和2-乙基噻吩的穿透吸附量和饱和吸附量分别增加了66.9%、35.5%和24.4%、18.2%。

碱土金属元素Mg对Cu^+-13X分子筛吸附脱硫性能的影响

以13X分子筛为载体,采用液相离子交换法制备了Cu+-13X吸附剂和负载碱土金属元素Mg的Mg2+/Cu+-13X吸附剂,并利用XRD,XRF,ESEM和激光拉曼光谱仪(HR-800)等手段对所制备的吸附剂进行了表征。以含有噻吩和2-乙基噻吩的正己烷溶液为模拟燃料油,分别从静态吸附、吸附动力学两方面研究了两种吸附剂的脱硫性能,采用Langmuir模型和竞争吸附的Langmuir模型对单、双组分硫化物的静态吸附平衡数据进行拟合;采用Crank单孔扩散模型对吸附动力学数据进行拟合。结果表明,当Mg2+/Cu+-13X吸附剂中Mg的质量分数为3.35%时,吸附性能最佳;实验数据与模型吻合均很好,计算得到了Mg2+/Cu+-13X吸附剂对噻吩和2-乙基噻吩单组分的最大吸附量分别为140.7mg?g?1和183.8 mg?g?1,较Cu+-13X吸附剂对噻吩和2-乙基噻吩单组分的最大吸附量(130.2 mg?g?1和173.6 mg?g?1)分别提高了8.1%和5.9%,Mg2+/Cu+-13X双金属吸附剂的脱硫效果明显好于Cu+-13X吸附剂;负载的Mg2+作为一种助剂,使分子筛形貌分布更加均匀规整,并且增加了吸附剂的Lewis酸含量,使其还原性增强,吸附性能提高。

稀土元素对Cu^+-13X分子筛吸附2,5-二甲基噻吩和苯并噻吩的影响

采用离子交换法制备了Cu^+-13X及负载稀土元素Ce的Cu^+-13X分子筛(Ce/Cu^+-13X)吸附剂,分别从静态吸附平衡及动力学测试两方面考察了两种吸附剂对2,5-二甲基噻吩和苯并噻吩的吸附性能;分别采用Langmuir模型和修正的Langmuir模型对单、双组分静态吸附平衡数据进行拟合,采用Crank单孔扩散模型对动力学数据进行拟合。拟合结果表明,数据与模型吻合均很好。计算得到了Ce/Cu^+-13X吸附剂对2,5-二甲基噻吩和苯并噻吩单组分的最大吸附量分别为165.1,193.0 mg/g,分别大于Cu^+-13X吸附剂对2,5-二甲基噻吩和苯并噻吩的最大吸附量(153.6,180.2 mg/g)。负载稀土元素对Cu^+-13X吸附剂的吸附性能有一定的促进作用,能够减弱2,5-二甲基噻吩和苯并噻吩之间的竞争吸附。

高硅渣碱熔水热合成13X分子筛及吸附铅铜锌离子研究

准格尔地区矸石电厂的循环流化床粉煤灰可通过“一步酸溶法”工艺提取出冶金级氧化铝。以提铝后高硅尾渣为原料采用碱熔融-水热工序合成了13X分子筛,详细考察了碱渣质量比、添加水量、合成温度对13X分子筛合成的影响,开展了13X分子筛对铅、锌、铜单组分溶液的吸附测试。研究表明:碱渣质量比为2.25、添加水量为35 mL和合成温度为90℃时,13X分子筛样品的晶粒尺寸为3-5µm,表面粗糙、呈八面体、比表面积为592.1 m^(2)/g。吸附测试证实:当溶液pH≥6.52时,Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)的去除率均达到99%,相应的饱和吸附量分别为35.82、49.18、41.19 mg/g。由此可见利用高硅尾渣合成13X分子筛在重金属废水处理方面具有较好的应用前景。

由粉煤灰提钙铁后的尾渣制备13X型沸石分子筛的研究

本文使用去除大部分铁钙杂质后的粉煤灰为原料,将该粉煤灰与NaOH固体粉末按质量比1∶1.7混合后,在600℃煅烧2 h使反应完全,加水浸出.该过程将粉煤灰中的高温稳定相石英和莫来石转变为偏铝硅酸盐.在浸出后的浆料中加入20%的导向剂和作为模板剂的1.5%的CTAB(十六烷基三甲基溴化铵),陈化6 h后,反应体系于高压釜中100℃晶化20 h后过滤、干燥.XRD、SEM和XRF分析结果表明产品为13X型沸石分子筛.

噻吩在Cu^+-13X上吸附平衡和动态数据测定

对噻吩在Cu+-13X分子筛上的吸附平衡和动态数据进行了测定。对噻吩的吸附平衡数据用Langmuir模型进行拟合,得到了303、323 K下噻吩在Cu+-13X上的饱和吸附量分别为232.86、74.78 mg/g;采用固定床测定了不同停留时间及不同初始浓度下的动态透过曲线,结果表明,在透过点以前动态吸附可以实现噻吩的零含量,缩短停留时间和增加初始浓度会影响吸附的透过曲线,实验结果为吸附工艺设计提供了一定的基础数据。

Cu^+-13X上噻吩与苯并噻吩的竞争吸附

以噻吩(TP)、苯并噻吩(BT)和正己烷配制模拟汽油,就如何提高Cu+-13X分子筛对噻吩的选择性进行了一系列的静态吸附及动力学吸附研究。结果表明:增加模拟汽油中噻吩的初始质量分数,可以增大Cu+-13X对噻吩的吸附量,提高噻吩对苯并噻吩的竞争吸附性能。当模拟汽油中苯并噻吩、噻吩的初始质量分数分别为500,700μg/g时,Cu+-13X对噻吩的吸附量就大于苯并噻吩;当模拟汽油中苯并噻吩、噻吩的初始质量分数分别为350,850μg/g时,Cu+-13X对噻吩的选择性大于苯并噻吩,噻吩在竞争吸附中占优势。

负载稀土元素的Cu^+-13X吸附噻吩的性能研究

研究了负载稀土元素的Cu+-13X对噻吩的吸附性能,实验分别从静态吸附、固定床动态吸附以及吸附剂再生后的吸附性能三方面进行研究。研究结果表明,负载稀土元素的Cu+-13X,其静态、动态以及再生吸附能力都比Cu+-13X有所提高。特别是负载稀土元素的Cu+-13X再生后对噻吩的固定床动态吸附,其吸附量可以达到新鲜吸附剂的90.3%,这相对与于Cu+-13X再生后对噻吩的吸附效果有很大的提高。

13X分子筛孔径分布与吸附特性间关系的研究

以温度、压力为中间变量建立了13X分子筛-水体系的孔径分布和吸附量之间的函数关系;利用相关的函数关系式及所对应的示意图,同时参照实验数据及其拟合的吸附等温曲线,得出了在实际制冷系统中各部分的温度和压力对系统性能的影响以及由此所决定的13X分子筛-水体系制冷系统的特性。

稀土元素Ce对硫化物在Cu^+-13X上动态竞争吸附的影响

采用液相离子交换法制备了Cu+-13X及负载稀土元素Ce的Ce/Cu+-13X分子筛吸附剂。采用固定床动态吸附实验考察了Ce/Cu+-13X对2,5-二甲基噻吩、苯并噻吩动态吸附性能。研究结果表明,稀土元素Ce的引入可以促进Cu+-13X对2,5-二甲基噻吩和苯并噻吩的吸附性能,同时减弱竞争吸附。在床层高度为16 cm、进样速度为16 mL/h、停留时间为30 min时,效果最佳。

改性分子筛吸附2,2-二甲基丁烷的运行参数研究

M-13X分子筛是13X分子筛经过改性后得到的,具有更好的吸附效果,基于静态吸附试验装置,通过单因素实验得到M-13X吸附2,2-二甲基丁烷时的最佳运行参数为70℃、60%填充率、0.2 MPa、吸附30 min;通过动态吸附,得到了M-13X分子筛的吸附穿透曲线和饱和吸附量;研究通过改变环境温度,得到了M-13X分子筛的吸附等温线。这些研究结果为吸附法处理有机废气的工艺设计提供了参考。

高效脱除液化石油气中2-氯丁烷吸附剂的研究

以铜为活性组分,以硅藻土、活性氧化铝、活性炭和13X分子筛为载体,采用等体积浸渍法制备了一系列脱氯吸附剂,用于液化石油气中2-氯丁烷的脱除。在固定床反应器上研究了空速和吸附温度对吸附过程的影响,并考察了吸附剂的再生效果。实验结果表明:负载铜的13X分子筛具有最好的吸附效果,其吸附容量可达5.0%,降低液化石油气空速有利于提高吸附容量,升高吸附温度对吸附脱氯不利,且会降低吸附剂吸附容量。采用空气高温加热法对制备的吸附剂进行再生,多次反应再生循环实验结果证明吸附剂再生效果良好。

2,2-二甲基丁烷的吸附回收及吸附剂再生研究

2,2-二甲基丁烷既是一种有害的挥发性有机物,也是一种重要的添加剂,具有回收利用的经济价值,基于静态吸附试验装置,利用M-13X分子筛吸附2,2-二甲基丁烷,对比研究了三种回收方法对饱和吸附剂中2,2-二甲基丁烷的回收效率,效果最好的方法是醇洗+烘干法;以吸附剂再生后的吸附效果和寿命为判断依据,研究了醇洗+烘干法对吸附剂的影响,为回收2,2-二甲基丁烷、重复利用吸附剂提供了参考。

分体式双床连续型吸附制冷系统的设计开发

本文设计开发了一种吸附式制冷系统,采用分体式双床结构,以85~100℃的低品位热水作为驱动热源,通过两个吸附床对制冷剂-水的交替吸附和解吸,实现连续制冷。吸附床采用翅片管式换热器,翅片表面涂覆了新型研制的13X分子筛-氯化钙复合吸附剂,涂覆厚度仅0.15 mm,加速了吸附/解吸速率以及传热速率。蒸发器采用盘管和水盘结构,且从上而下呈阶梯状间隔分布,保证蒸发时换热管表面均进行高效的沸腾换热。冷凝器的设计上增加了不凝气体排放装置,可在系统运行的过程中随时抽取不凝性气体,维持了冷凝器的高换热效率。还从强度、密封性以及装配结构紧凑性等方面对各个换热器箱体结构进行了优化设计。此外,所述吸附制冷系统循环中引入了回质和回热过程。基于此循环模式,对系统性能进行了测试可知:以85℃的热水作为解吸热源时,系统制冷功率为7.7 k W,性能系数COP为0.467,SCP为380 W/kg,平均耗电量1.23 k W。

选择性脱除丹参提取液中重金属的吸附剂制备研究

目的以分子筛为主要原料,开发出能选择性脱除丹参提取液中5种重金属的吸附剂。方法从4种原料铁红粉末、快脱粉(活性氧化铝)、13X分子筛原粉、硫化锌粉末中筛选出13X分子筛原粉、活性氧化铝为原料,使用混料均匀试验方法,筛选吸附剂配方。再选用壳聚糖、乙二胺四乙酸(EDTA)为扩孔剂,制备了扩孔型吸附剂。结果经混料均匀试验,可得吸附剂中13X分子筛原料比例处于0.275 6~0.465 5时,对水中5种重金属Cu、Pb、Cd、Hg、As均有较好脱除效果。将混料设计优选的吸附剂用于脱除丹参提取液中5种重金属,吸附时间4 h,Cu、Pb、Cd、Hg、As脱除率分别为14.4%、74.5%、54.6%、13.4%、8.8%。而相同组成的扩孔型吸附剂对丹参提取液中5种重金属脱除率有明显提升,Cu、Pb、Cd、Hg、As的脱除率分别提高至21.0%、91.5%、97.5%、60.3%、46.8%。结论所制备的扩孔型吸附剂,能在较短时间内脱除丹参提取液中5种重金属,具有一定工业应用前景。

硅化物文摘

偏高岭石-碱-硅酸钠水热反应体系13X分子筛的合成,δ-层状结晶二硅酸钠的制备。