邻-氨基酚修饰吸附树脂对2-氨基吡啶的静态吸附热力学及动力学特征

合成了两种邻-氨基酚修饰超高交联吸附树脂(MOAR-1、MOAR-2),并用该树脂对水溶液中2-氨基吡啶的静态吸附热力学和动力学特征进行研究。热力学研究结果表明,Freundlich吸附等温方程能够对静态吸附等温线进行很好地拟合。吸附焓变ΔH<0,其绝对值小于60kJ/mol,表明以物理吸附为主以及该吸附剂容易脱附的特征;ΔG<0,说明吸附是自发行为;ΔS<0,表明吸附质分子在树脂表面上的运动受到了限制。两种树脂对2-氨基吡啶的吸附量随着温度的升高而降低,适当降低温度有利于吸附。动力学研究的结果表明:吸附符合一级动力学方程,吸附速率随温度升高而增大。表观活化能Ea<4.0kJ/mol,说明吸附较容易进行。     

CuHY分子筛中铜离子的分布与吸附脱硫性能

采用等体积浸渍法制备具有不同Cu担载量的CuHY 分子筛吸附剂. 用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)和氨程序升温脱附(NH3-TPD)技术对分子筛吸附剂进行了表征, 并测定了CuHY 分子筛吸附剂在含二苯并噻吩(DBT)模拟柴油中的吸附脱硫性能; 通过多晶XRD确定了Cu2+在Cu8HY 分子筛笼内的结构与分布. 实验结果表明, 分子筛的骨架结构没有发生改变, 部分Cu2+进入Y型分子筛笼内, 分子筛样品强酸中心有所减少, 中强酸中心有所增加; 进入Y型分子筛笼内的Cu2+, 一部分处于β 笼的SI' 位, 另一部分位于分子筛超笼中的SIII位上, 并与笼内的水分子配位. 处于超笼中的SⅢ位Cu2+对模拟柴油中的DBT分子具有吸附作用, 是吸附脱硫的中心. 而当模拟柴油中存在萘时, 与DBT分子会产生竞争吸附.     

间氨基酚修饰超高交联吸附树脂的合成及吸附性能

合成了间氨基酚修饰超高交联吸附树脂(MMAR)。用红外光谱等进行表征,并用于吸附水溶液中2-氨基吡啶的研究。热力学研究结果表明,Freundlich吸附等温方程能够对静态吸附等温线进行很好的拟合。吸附焓变ΔH0,其绝对值小于46 KJ.mo-l1,表明以物理吸附为主以及该吸附剂容易脱附的特征;△G0,说明吸附是自发行为;△S0,表明吸附质分子在树脂表面上的运动受到了限制。动力学研究结果表明,吸附符合一级动力学方程,吸附速率随着温度的升高而增大,颗粒内扩散是速率控制步骤之一。表观活化能Ea10 KJ.mo-l1,说明吸附较容易进行。     

新型多级微/介孔固态胺吸附剂的制备及其CO2吸附性能研究

将HZSM-5与MCM-41按不同质量比混合得到复合分子筛载体,以四乙烯五胺(TEPA)为改性剂,采用浸渍法将其负载到复合分子筛上,制备了一系列新型的具有多级微/介孔结构的固态胺吸附剂。采用N₂吸脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)等手段对吸附剂进行表征。在固定床反应器中考察了HZSM-5和MCM-41的质量比、TEPA负载量、吸附温度、进气流量和CO₂分压等因素对CO₂吸附性能的影响。结果表明,当HZSM-5与MCM-41的质量比为1:1、TEPA负载量为30%、吸附温度为55℃、进气流量为30 mL/min时,平衡吸附量高达3.57 mmol/g,且经10次吸脱附循环后,吸附量仅下降8.1%。HZSM-5/MCM-41-30%TEPA对CO₂的吸附过程包括快速的穿透吸附和相对缓慢的逐渐平衡阶段,且穿透吸附量接近于平衡吸附量的80%。HZSM-5/MCM-41-30%TEPA对CO₂的吸附过程符合Avrami动力学模型,表明CO₂吸附是物理吸附和化学吸附的结果。     

一种新型测试整体成型吸附剂吸附性能系统的设计、搭建及实验研究

基于吸附制冷的实际运行工况,本文设计搭建了一种新型的测试整体成型吸附剂性能装置;通过吸附床温度变化特性测试及吸附剂性能测试实验,确定了该装置用于吸附剂性能测试实验的可行性及可靠性。吸附床温度变化特性测试表明,该装置可以在有效控制整体成型吸附剂吸附脱附温度情况下,完成吸附剂在吸附和脱附循环过程中的性能测试;吸附剂性能测试实验表明,经活化后的13X沸石分子筛对吸附质-水的最大吸附量为0.196g/g,单位质量最大吸附速率为1.79×10~(-3)g/(g·min),冷凝/蒸发器的最低蒸发温度为12℃,平均冷凝温度为27℃;测试得到的13X沸石分子筛对水的吸附量与参考文献中该值的平均偏差仅为5.206%,因此,本实验装置用于整体成型以及堆积状态下的吸附剂性能测试具有可行性及可靠性;利用该系统可以为吸附制冷提供吸附剂性能的基础实验数据。     

重量法测定环戊烷在silicalite-1分子筛上的吸附特性

用智能重量分析技术 (IGA)研究了环戊烷在silicalite 1分子筛上的吸附特性。结果表明 ,随着温度的降低 ,环戊烷的吸附等温线从第一类型过渡为第四类型 ,在 2 5 4K和 2 74K温度下吸附等温线呈现滞后环 ,为第四类型 ,而吸附等温线在 30 4K、32 3K下为阶梯形 ,在 35 4K、42 3K温度下呈第一类型 ,其中 42 3K温度下的吸附等温线可准确的用Langmuir方程来描述。本文同时讨论了吸附质分子间以及吸附质和吸附剂间的相互作用、分子结构特性、分子筛对吸附质分子的空间位阻、分子筛的能量不均匀表面等对环戊烷在silicalite 1分子筛上吸附性能的影响     

不同吸附剂上动态吸附-脱附挥发性有机气体性能研究

采用气相色谱法和热重分析(TG)研究了活性炭以及5A、NaY、13X、ZSM-5(Si0_2/Al_2O_3=27、300)、Hβ和MCM-41分子筛对正己烷、甲苯和乙酸乙酯的动态吸附-脱附性能,系统考察了挥发性有机气体(VOCs)浓度与种类及体积空速对吸附容量的影响。结果表明,增加体积空速和VOCs浓度,一定程度上能够提升吸附容量;活性炭吸附剂对三种VOCs具有较高的单位质量吸附量,而13X与NaY对三种VOCs具有更大的单位体积吸附量。     

氢气在碳纳米管基材料上的吸附-脱附特性

利用高压容积法测定多壁碳纳米管(MWCNTs)及钾盐修饰的相应体系(K＋-MWCNTs)的储氢容量,并用程序升温脱附(TPD)方法表征研究氢气在MWCNTs基材料上的吸附-脱附特性.结果表明,在经纯化MWCNTs上,室温、9.0 MPa实验条件下氢的储量可达1.51％（质量分数）;K＋盐对MWCNTs的修饰对增加其储氢容量并无促进效应,但相应化学吸附氢物种的脱附温度有所升高;K＋的修饰也改变了MWCNTs表面原有的疏水性质.在低于723 K的温度下,H2/MWCNTs体系的脱附产物几乎全为氢气;773 K以上高温脱附产物不仅含H2,也含有CH4、C2H4、C2H2等C1/C2烃混合物;H2/K＋-MWCNTs储氢试样的脱附产物除占主体量的H2及少量C1/C2烃混合物外,还含水汽,其量与吸附质H2源水汽含量密切相关.H2在碳纳米管基材料上吸附兼具非解离 (即分子态) 和解离(即原子态)两种形式.     

原位合成羟基磷灰石/壳聚糖复合吸附剂及除氟特性研究

利用原位共沉淀法合成了羟基磷灰石/壳聚糖复合吸附剂,通过扫描电镜、X射线粉末衍射、红外光谱和N2吸附-脱附曲线,研究复合前后羟基磷灰石的理化特征变化。实验结果表明与壳聚糖复合后羟基磷灰石的晶型并没有改变,只是结晶度有所降低,且复合后表面形成了不规则的凹凸结构,表面粗糙度增加。比表面积从106.75m2/g增加到127.58m2/g。复合吸附剂孔径大部分集中在10~50nm,属于介孔结构。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行了拟合,对比相关系数R2值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程。复合吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了复合吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0,说明复合吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能(Ea)=15.03kJ·mol-1,迁移能(E)=7.639kJ·mol-1,说明该吸附过程以物理吸附为主。     

变温镁基CO_2吸附剂的制备及应用I.Na/Mg物质的量比

以Mg(NO3)2和Na2CO3为原料,采用正加沉淀法制备镁基CO2吸附剂,利用XRD、SEM-EDS和DTG等方法对吸附剂进行了表征,研究了n(Na)/n(Mg)比对吸附剂的物质组成、形貌和分解温度的影响;在此基础上,通过变温吸附脱附动态循环实验考察了不同吸附剂的CO2吸附性能。实验结果表明,当n(Na)/n(Mg)为8.15时,吸附剂颗粒粒径小、大小均匀、分解温度低,吸附容量达到9.584%(质量分数);经过20次变温吸附脱附循环后,吸附能力仍保持初始吸附量的95.8%,表现出良好的稳定性。     

沉淀基离子选择电极对干扰离子的动力学响应研究

用活度阶梯法研究了AgI,AgBr,CuS,PbS和CdS电极对干扰离子的动力学响应.溶液中含一定浓度主要离子时上述电极对某些干扰离子响应非单一突跃型瞬时信号;溶液中不含主要离子时,除了AgBr电极响应Cl^-外,其它都响应单一瞬时信号.离子交换产物的溶解度越小,离子的水合焓差越小,瞬时信号峰高度越大.离子水合焓差对瞬时信号峰高度的影响说明,试液高速喷向电极表面时由于扩散层厚度很薄,电极对干扰离子响应瞬时信号的峰电位不决定于离子扩散速度,而决定于离子交换速度.除CuS电极外,根据其它电极非单一突跃型瞬时信号所测定的平衡电位选择性系数K_xy^e与相应化合物溶度积比值是一致的.     

钽掺杂六方相氧化钨对Sr2+的吸附:Zeta电位的测量及吸附机理的研究

研究Ta掺杂六方相氧化钨(hex-WO₃)材料在吸附Sr²⁺过程中其表面zeta电位的变化情况,并进一步探讨了吸附过程的热力学及吸附机理。结果表明：(1)在实验pH值范围内,Ta掺杂hex-WO₃悬浮液的zeta电位值随溶液中电解质的价态增大而增大;(2)且zeta电位随体系中离子强度的增加而增大;(3) Ta掺杂hex-WO₃对Sr²⁺的吸附容量随着温度降低而增大,随着离子强度的增加而减少;(4)吸附过程的吸附焓为－47 kJ·mol^-1,且Sr²⁺离子与材料表面之间主要为化学相互作用;(5) Ta掺杂hex-WO₃对Sr²⁺吸附过程主要为材料表面吸附及材料孔道内离子交换共同作用。     

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。     

Fe3O4/HA复合吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附性能研究

采用碱溶酸析法提取腐植酸(HA),通过CaCl₂对其改性后与Fe₃O₄进行复合,制备出不同配比的Fe₃O₄/HA复合吸附剂。利用SEM、BET、FT-IR、XRD分析方法对HA、钙改性HA、Fe₃O₄/HA复合吸附剂进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始浓度对Ni(Ⅱ)吸附率的影响。结果表明:质量复合比mHA:mFe₃O₄:mCaCl₂为3∶2∶2的Fe₃O₄/HA复合吸附剂(HA2)对Ni(Ⅱ)吸附效果最佳。当加入0.8 g吸附剂,Ni(Ⅱ)初始浓度为0.1 g·L^-1,吸附5 h,pH=5,温度40℃,吸附剂对Ni(Ⅱ)的吸附率为92.57%。复合吸附剂在4次吸附脱附后,对Ni(Ⅱ)的吸附率仍达到52%。吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温式。在20℃~40℃条件下,热力学参数ΔG<0、ΔS=37.57 J/(mol·K)、ΔH=11.07 kJ·mol^-1,表明该吸附是自发、熵增、吸热的过程。     

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(K_SA)。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K_SA分别高达1.82×10⁸ m³/g、1.46×10¹³ m³/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lnK_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lnK_{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lnK_{SA,120 ℃}和lnK_{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。     

离子交换树脂固态胺复合材料的制备、表征及CO2吸附

以离子交换树脂（D001）为载体,四乙烯五胺（TEPA）为改性剂,采用三种不同的方法制备了一系列固态胺吸附剂。采用N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重分析（TGA）等手段对吸附剂进行表征。在固定床反应器中考察了TEPA负载量、吸附温度、进气流量和CO₂分压等因素对CO₂吸附性能的影响。结果表明,配位法制得的固态胺吸附剂分散性和稳定性较好,且在TEPA负载量为40%,吸附温度为65℃,进气流量为40 mL/min时有最大CO₂吸附量达4 mmol/g。经过10次吸附-脱附循环实验后,CO₂吸附量下降3.98%。热力学、动力学研究结果表明,CO₂吸附是物理吸附和化学吸附的结果。     

Hydrogen segregation on a palladium hydride surface

Surface phenomena occurring in the process of palladium hydride formation during the interaction of thin Pd film with molecular hydrogen were studied by means of simultaneous measurements of surface potential and H₂ pressure. This allows to differentiate between various states of the adsorbate, and to correlate their behaviour with hydrogen concentration on the surface and in the bulk. Two distinct states of the adsorbate were determined: (i) the negatively polarized, atomic adspecies, stable on the surface, arising at the beginning of the adsorption, referred to as β^-, and (ii) the induced, positively polarized, atomic adspecies, incorporating quickly from the surface into the bulk, referred to as β⁺. The β⁺ adspecies form a precursor surface state for PdH_x creation. It has been found that at low temperature (78K) the β⁺ adspecies are placed above the surface image plane (SIP). Under these conditions, the maximal hydrogen concentration on the palladium hydride surface approaches 2, while in the bulk the (H/Pd) ratio does not exceed 1. At higher temperatures (120K, 160K), when the β⁺ adspecies are located below the SIP, hydrogen concentration on the surface and in the bulk is uniform, approaching (H/Pd) ˜ 1.     

Recycle Adsorption of Cu2+ on Amine-functionalized Mesoporous Silica Monolithic

3-Aminopropyltriethoxysilane functionalized worm-like mesoporous silica monolithic(WMSM-NH₂) was prepared and used as a new regenerable adsorbent for the removal of Cu²⁺ ions. The analysis results show that the WMSM-NH₂ monolithic had a high efficiency value of 99.3% for Cu²⁺ remediation when the Cu²⁺ solution was at an initial concentration of 10.32 mg/L. The regeneration study of the WMSM-NH₂ monolithic presented that the adsorption efficiency of 89.0% was remained and a mass of 92.0% was left after seven adsorption-desorption cycles were executed. The monolithic material with high resistance to the acid and good mechanical stability can facilitate the operations of adsorption and regeneration of the adsorbent.     

改性层状双氢氧化物对铜离子(Ⅱ)和双酚A的协同吸附

采用离子交换法制备了十二烷基苯磺酸根(DBS^-)和柠檬酸根(Cit^3-)复合改性层状双氢氧化物(LDHs),简写为DBS-Cit-LDHs。 利用粉末X射线衍射分析、红外光谱分析、比表面积测定以及元素分析等技术手段对样品进行了表征。 结果表明,DBS^-和Cit^3-已柱撑进入LDHs层间。 研究了DBS-Cit-LDHs对水中重金属离子Cu²⁺和有机污染物双酚A(BPA)的协同吸附性能。 吸附实验结果表明,DBS-Cit-LDHs能同时高效去除Cu²⁺和BPA;对Cu²⁺的强吸附能力缘于DBS-Cit-LDHs层间Cit^3-与Cu²⁺形成了稳定配合物;对BPA的强吸附能力缘于分配作用,且吸附能力与样品比表面积无关。 DBS-Cit-LDHs对Cu²⁺的吸附动力学和热力学分别符合准二级动力学方程和Freundlich等温式;对BPA的吸附分别符合准一级动力学方程和Linear等温式。 二者吸附过程的ΔG^o和ΔH^o均为负值,表明吸附为自发放热过程。     

明胶/Fe2S3纳米生物复合物形成反应的热力学及明胶构象变化

在pH=7.40条件下,采用一锅化学反应法制得水溶性明胶/Fe₂S₃纳米生物复合物,扫描电镜照片显示Fe₂S₃颗粒为棒状.根据吸光度与Fe₂S₃浓度关系,由Benesi-Hildebrand方程计算了不同温度下反应的形成常数K (293 K: 14.47×10² L·mol^-1; 297 K: 9.24×10² L·mol^-1; 309 K: 1.70×10² L·mol^-1)及对应温度下反应的热力学参数(Δ_rG_m = -17.88/-16.68/-13.09 kJ·mol^-1; Δ_rH_m = -105.57 kJ·mol^-1; Δ_rS_m = -299.28 J·K^-1·mol^-1),结果表明明胶/Fe₂S₃纳米生物复合物的形成反应是自发的放热过程,且为焓驱动.傅里叶变换红外光谱表明,Fe₂S₃主要与明胶大分子肽链中的酰胺键结合;对红外光谱进行去卷积拟合,结果表明:明胶蛋白质的 α-螺旋含量减少,β-折叠含量明显增加.结合紫外和红外光谱测试结果对复合物的形成机理作了初步的推测:首先Fe³⁺与明胶大分子中的酰胺键结合形成明胶/Fe³⁺复合物,然后S^2-与明胶/Fe³⁺中的Fe³⁺形成明胶/Fe₂S₃复合物.