醇在α-Al2O3和硅胶G表面上的脱附规律

吸附质在两相界面上的吸附行为对多相催化、界面化学等有重要意义[1,2].本文采用程序升温法分别测定了13种醇在α-Al2O3和硅胶G表面上的脱附温度td,发现td与醇的沸点及烷基化效应指数[3](PEI)有定量关系.     

丁烯-1在MoO3.Bi2O3.P2O5/SiO2催化剂上的程序升温脱附

本文采用程序升温脱附技术,考察了MoO_3·Bi_2O_3·P_2O_5/SiO_2催化剂晶格氧的逸出和丁烯-1在催化剂上的程序升温脱附特性和表面反应。 实验结果表明:程序升温脱附峰T_M值随丁烯-1吸附量的增加而逐渐增高。从脱附物组成的色谱分析证实,在程序升温脱附过程中吸附的丁烯-1在表面晶格氧参与下发生复杂的催化反应,不单有丁烯异构物、聚合物、丁二烯,还有含氧化合物的生成。丁烯1和其产物的总包脱附活化能随丁烯-1吸附量的增加而增大。采用在不同脱附温度下切割程序升温脱附溜出物和改变程序升温脱附前的抽空条件然后进行色谱分析,初步对丁烯-1在催化剂上的表面反应活性中心进行了分类,并估算了各类反应中心的数目。当温度低于120℃时,发生异构化和双聚反应,高于120℃时有显著的氧化和氧化脱氢反应。还从吸附等温线计算了不同复盖度时丁烯的等容吸附热。并根据本文实验结果和松浦等从经典吸附法求得的丁烯吸附热值进行了讨论。     

钙钛矿吸附剂用于制备高温富O2-CO2混合气体的性能研究

采用固相反应法制备钙钛矿型吸附剂Ba0.95Ca0.05Co0.5Fe0.5O3-δ(BCCF)和Sr0.95Ca0.05Co0.8Fe0.2O3-δ(SCCF)。XRD结果显示两种物质均形成了纯的钙钛矿结构。利用TGA实验研究了吸附剂的理论氧吸附容量,氧吸附/脱附转化率及循环稳定性。结果显示,由于785℃时,吸附剂SCCF发生了氧空位的无序-有序的相转变,SCCF比BCCF具有更高的理论氧吸附容量。在700～900℃范围内,吸附剂的氧吸附/脱附转化率随着温度的升高而增大,但脱附过程都没有进行完全,吸附剂BCCF、SCCF的脱附转化率只达到了59.44%、38.36%。在测试温度范围内,BCCF和SCCF的最佳氧脱附温度是850℃和900℃,最佳的氧吸附温度应分别大于850℃和800℃。多次吸附/脱附循环试验显示BCCF吸附剂具有很高的活性和循环稳定性,而SCCF经过3次循环后,其转化率明显降低。     

VOCs在吸附剂上吸附性能的热力学研究

采用色谱法与热重(TG)法,测量了正己烷、甲苯和乙酸乙酯在活性炭、5A、NaY、13X、ZSM-5 (SiO_2/Al_2O_3=27、300)、Hβ以及M CM-41等吸附剂上不同温度下的吸脱附行为,并基于反相气相色谱法测得的数据,计算了其吸附热力学参数ΔH、ΔS和ΔG,分析了上述VOCs分子与吸附剂之间的作用机制,并借助FT-IR验证了吸附质在分子筛表面的吸附机制。结果表明,上述吸附过程存在物理吸附和化学吸附两种方式,其中,物理吸附的作用力大小与吸附剂的孔径分布和分子直径相关,而化学吸附的作用力大小依赖于分子筛硅铝比和Ca~(2+)、Na~+、H~+等阳离子及吸附质分子的偶极矩,且强的化学吸附使得部分吸附质分子的脱附温度高于200℃。     

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。     

氧在Co3O4催化剂上的化学吸附

测定了氧在氨氧化催化剂Co_3O_4上于100—400℃下的吸附动力学和室温-600℃的热脱附谱,并与离子探针质谱测定的结果进行了比较。动力学曲线指出氧具有快速和慢速不同类型的吸附,热脱附谱显示有相应的脱附曲线。快速吸附对应于两个脱附峰,峰的极大值温度各为165℃,380—420℃;相应的吸附氧粒子可指定为O_2~-,O~-;脱附活化能分别为13.3千卡/克分子,26.7千卡/克分子。慢速吸附服从Elovich吸附规律,吸附过程可能是快速吸附的氧粒子在催化剂表面上迁移生成O~(2-)并入氧化物表面晶格,脱附温度高于500℃时可由表面晶格中逸出。吸附中心可能是表面Co~(2+)离子。讨论了氧吸附与氨催化氧化反应之间的关系。     

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。     

H2在K0-MWCNTs上储存和吸附/脱附特性研究

利用高压容积法辅以卸压升温脱附排水法，测定金属K修饰多壁碳纳米管对H2的吸附储存容量．结果表明，在室温(25℃)，7．25MPa实验条件下，x％K^0-MWCNTs （x%=30％～35％，质量百分数)对H2的吸附储存容量可达3．80wt％(质量百分数)，是相同条件下单纯MWCNTs氢吸附储量的2．5倍；室温下卸至常压的脱附氢量为3．36wt％(占总吸附氢量的～88％)，后续升温至673K的脱附氢量为0．41wt％(占总吸附氢量的～11％)．利用LRS和H2-TPD-GC／MS等谱学方法对H2/K^0-MWCNTs吸附体系的表征研究表明，H2在K^0-MWCNTs上吸附存在非解离(即分子态)和解离(即原子态)两种吸附态；在≤723K温度下，H2／K^0-MWCNTs体系的脱附产物几乎全为H2气；723K以上高温脱附产物不仅含H2，也含有CH4，C2H4和C2H2等C1／C2-烃．     

MgO/Al2O3吸附剂对CO2动态吸附性能的研究

以γ- Al₂O₃为载体,采用等体积浸渍法制取MgO/Al₂O₃吸附剂,利用BET、XRD等表征手段对吸附剂进行表征;并通过固定床测量穿透曲线的方法研究其对CO2动态吸附性能的影响,考察了MgO负载量、吸附温度、气体流量等因素对吸附剂吸附CO₂性能的影响,同时还通过多次吸脱附实验考察MgO/Al₂O₃吸附剂的稳定性和再生能力。结果表明,MgO负载量为10%的吸附剂,吸附温度在50℃左右,流量为45mL/min动态吸附量最大;经数次循环后材料的结构性质和吸附性能未见明显变化,可再生性能比较优异,是一种潜在的可工业化应用的CO₂吸附剂。     

用TG/DTG/DTA研究硅沸石与有机分子的主体/客体相互作用

用TG/DTA/DTA法研究无阳离子与Si-OH缺陷、结构完美的硅沸石上烃类、烷基醇、烷基胺的热脱附行为。有机分子从硅沸石上脱附的温度低于300℃。其亲和性值AT=Td-Tb, 式中Td为有机分子在DTG上的失重峰温, Tb为该有机物在标准压力下的沸点。饱和烷烃的AT值为60~90, 而苯、甲苯、对二甲苯等的AT值为6~13。电负性较强的羟基使烷基醇与硅沸石的亲和性明显下降。多羟基醇的AT值为负值。对二甲苯、烷基醇、烷基胺在脱附时有明显吸热效应。AT值及脱附热效应的不同是硅沸石骨架O^2^-微孔表面与有机分子C-H基团, 其它极性基团之间相互作用不同, 以及受到硅沸石骨架空间限制的被吸附分子间缔合情况下同所致, 反应了不同类型的主体/客体超分子相互作用。     

丙酮在吸附树脂上的真空脱附性能研究

以超高交联吸附树脂为吸附剂,在固定床中研究了真空度、脱附温度、吸附初始浓度等因素对丙酮真空脱附性能的影响。实验结果表明,丙酮的脱附率随脱附温度和真空度增加而增加;丙酮初始吸附进气浓度越高,脱附率越高;在脱附温度60℃、真空度98kPa时,丙酮的脱附率可达85.3%。此外,开展了程序升温脱附实验,结果表明,超高交联吸附树脂吸附丙酮量越多其脱附速率越快,且最大脱附峰向低温区移动,这主要是因为微孔比中孔具有更大的吸附势,吸附在中孔内的丙酮更容易脱附。     

金属担载量对CuO/AC干法催化氧化苯酚的影响

采用程序升温氧化（TPO）技术和吸附 催化氧化循环实验,研究了金属担载量对CuO/AC催化-吸附剂干法催化氧化苯酚的影响。结果表明，随着金属担载量的增加，CuO/AC催化-吸附剂的苯酚催化氧化活性升高，并且苯酚与催化-吸附剂之间的相互作用增强，使吸附的苯酚不易脱附/降解脱附。同时，CuO/AC催化 吸附剂自身的烧蚀活性也随金属担载量的增加而升高。对于吸附-干法催化氧化法而言，CuO/AC存在一个较佳的金属担载量范围，该范围以Cu的质量分数计为3%～5%。     

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。     

离子液体富集-热脱附-气相色谱-质谱联用法测定空气中半挥发性有机物

利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷黄酰亚铵盐[BMIM][NTF2]作为富集剂,建立了离子液体富集-热脱附-气相色谱-质谱联用(ILs-ATD-GC-MS)快速测定室内空气中5种邻苯二甲酸酯类物质(DMP、DEP、DBP、BBP、DEHP)和2种多溴联苯醚(PBDE-28、PBDE-47)半挥发性有机物的方法。采用白色担体负载[BMIM][NTF2]离子液体,主动采样的方式来进行采样,离子液体的负载量为15%,采样流量为1 L/min,采样时间为90 min;热脱附的条件为:二阶段脱附模式,脱附气体为氦气;第一阶段样品管脱附,脱附温度280℃,脱附时间15 min,脱附流速50 mL/min;冷阱捕集温度0℃,第二阶段冷阱脱附,脱附温度280℃,脱附时间5 min,升温速率40℃/s,阱前阱后均无分流;六通阀温度230℃,传输线温度280℃;气相色谱质谱的条件为:初始温度为100℃保持1 min,以10℃/min的速率升至200℃,再以6℃/min的速率升至250℃,保持10 min。本方法的检出限为0.001~0.014 ng,回收率为97.1%~113.8%,相对标准偏差RSD为3.3%~9.9%。对来自于北京市区内10个办公室的空气样品进行了测定。在这些样品中,主要检测到DMP,DEP,DBP,DEHP这4类物质,浓度在189.4~2074 ng/m3之间。结果表明,离子液体能够作为空气中SVOCs的富集材料,进一步开拓了离子液体应用的领域。     

丁烯异构体在铁系氧化物上的脉冲反应和热脱附性能的考察

用脉冲吸附和程序升温脱附(TPD)对α-Fe_2O_3,ZnFe_2O_4和ZnCrFeO_4进行了正丁烯异构体的吸附和反应性能的考察。结果表明,在室温下,三种正丁烯在α-Fe_2O_3上几乎不发生表面反应,而在ZnFe_2O_4,ZnCrFeO_4上则有不同程度的双键位移和选择氧化。多次脉冲吸附表明,第二次脉冲尾气中的丁二烯含量远大于第一次脉冲。各丁烯在三种氧化物上吸附后的TPD谱可分为以丁烯和丁二烯为脱附物的低温区(<200℃)与脱附物全部为CO_2的高温区(200～600℃)。丁烯-1在α-Fe_2O_3上较易热脱附,在其余两种氧化物表面上则强烈滞留,需经多次TPD才能脱净。还讨论了选择氧化部位和全氧化部位在这类氧化物表面上的可能形态。     

吸汞载银活性炭纤维和吸汞活性炭纤维的热脱附特性研究

70℃下分别对载银活性炭纤维(载银量14.07%)和活性炭纤维的片状吸附体进行气态汞吸附实验,测定出载银活性炭纤维汞饱和吸附量为192.3 mg/g,活性炭纤维汞饱和吸附量为29.4 mg/g,分别为普通活性炭的48倍～192倍和7倍～29倍.采用热重分析法(TGA)研究了两种吸附剂汞饱和后的热脱附再生特性.结果表明,汞饱和载银活性炭纤维的汞脱附发生在100℃～650℃,在70 min内从50℃升温至650℃,才乏脱附率为94.73%;汞饱和活性炭纤维的汞脱附发生在100℃～230℃,在40 min内从50℃升温至350℃ ,汞脱附率为69.93%.扫描电镜分析发现,载银活性炭纤维因吸附汞而富集的银,经热脱附后变成均匀弥散于纤维表面的亚微米级和纳米级球状银颗粒;吸汞活性炭纤维经热脱附后物理吸附汞基本消失,而氧化汞颗粒反而变多,说明物理吸附的汞易于脱附,氧化汞难以脱附,同时在热脱附过程中存在金属汞向氧化汞的转化.     

CoO/SiO2-Al2O3催化剂上苯胺和1,6-己二醇气相高效合成1-苯基氮杂环庚烷

研究了CoO/SiO2-Al2O3催化剂上苯胺和1,6-己二醇气相催化合成1-苯基氮杂环庚烷的反应,并采用N2吸附-脱附、X射线衍射、H2程序升温还原和NH3程序升温脱附技术对催化剂进行表征.结果表明,CoO/SiO2-Al2O3催化剂表现出较高的活性和选择性.当CoO担载量为0.3mmol/g时,催化剂前体在700℃...     

Ru/ZSM-5催化葡萄糖选择性加氢制备山梨醇(英)

采用无有机模板剂一步法制备了Ru/ZSM-5催化剂,利用X射线衍射、N_2吸附-脱附、NH_3-程序升温脱附和CO_2-程序升温脱附、扫描电镜和透射电镜等方法对催化剂进行了表征.考察了反应温度、钌负载量和催化剂重复利用等因素对Ru/ZSM-5上葡萄糖加氢反应性能的影响,并与浸渍法制备的Ru/ZSM-5催化剂进行了对比.结果表明,与传统浸渍法相比,一步法制备的Ru/ZSM-5催化剂钌粒子具有更高的分散性和稳定性.在120℃和4 MPa的温和反应条件下,葡萄糖接近完全转化,山梨醇选择性高达99.2%,催化剂可重复利用5次,仍保持较高活性.     

CO在Pt/A12O3催化剂上歧化的研究

利用程序升温脱附(TPD)和差分红外光谱方法研究了CO在Pt/Al_2O_3上的吸附和脱附。发现CO在Pt/A1_2O_3上的TPD谱存在一系列的极大值,由TPD气相产物的组成分析证明除了CO外,尚有CO_2。从差分红外光谱研究发现CO在Pt/Al_2O_3上被吸附时,随温度升高发生歧化反应,生成的CO_2同Al_2O_3表面形成一系列的羧基、羧化物、碳酸盐吸附态,它们的热稳定性不同,热脱附时产生的CO_2则是由这些吸附态脱附而形成的。TPD图谱中的一系列的极大值同这些吸附态的脱附有关。     

用TG/DTG/DTA研究硅沸石与有机分子的主体/客体相互作用

用TG/DTG/DTA法研究无阳离子与Si—OH缺陷、结构完美的硅沸石上烃类、烷基醇、烷基胺的热脱附行为.有机分子从硅沸石上脱附的温度低于300℃其亲和性值A_T=T_d-T_b,式中T_d为有机分子在DTG上的失重峰温,T_b为该有机物在标准压力下的沸点.饱和烷烃的A_T值为60～90,而苯、甲苯、对二甲苯等的A_T值为6～13.电负性较强的羟基使烷基醇与硅沸石的亲和性明显下降.多羟基醇的A_T值为负值.对二甲苯、烷基醇、烷基胺在脱附时有明显吸热效应.A_T值及脱附热效应的不同是硅沸石骨架0~(2-)微孔表面与有机分子C—H基因,其它极性基因之间相互作用不同,以及受到硅沸石骨架空间限制的被吸附分子间缔合情况不同所致,反应了不同类型的主体/客体超分子相互作用.