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相似文献
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1.
为研究影响碳基吸附剂吸附超临界温度气体的主要因素,选择石墨化热解碳黑BP280和Ajax活性炭,分析超临界温度高压甲烷在其上的吸附平衡。应用容积法,在压力0~20.5 MPa、温度253 K~313 K测定甲烷的吸附平衡数据,并由等量吸附线标绘和亨利定律常数确定等量吸附热。引入通用吸附等温方程,再由方程的Langmuir标绘确定最大吸附容量,进而通过方程的线性化计算吸附平衡态中甲烷分子的作用能。结果表明,甲烷在两种吸附剂上的最大吸附容量均随温度而变化,并都小于液态甲烷的密度;甲烷在碳黑和活性炭上的等量吸附热分别为11.9 kJ/mol~12.5 kJ/mol和17.5 kJ/mol~22.5 kJ/mol,体现了两种吸附剂不同的表面能量分布;甲烷分子间作用能随吸附量的变化特点反映了超临界温度甲烷以类似于压缩气体状态聚集的特点和吸附剂结构上的差异。碳基吸附剂的比表面积和微孔容积是影响其储存甲烷容量的重要因素。  相似文献   

2.
甲烷在活性炭上吸附平衡模型的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
比较吸附模型分析甲烷在活性炭上吸附平衡的适用性,为吸附式天然气(ANG)的工程应用提供准确的预测模型。基于在温度268.15~338.15 K、压力0~12.5 MPa测试的甲烷在Ajax活性炭上的吸附平衡数据,选择Langmuir、Langmuir-Freundlich和Toth方程,应用非线性回归拟合方程参数后,确定绝对吸附量和甲烷吸附相态,并比较方程在不同压力区域内的预测精度。结果表明,甲烷吸附相密度随平衡温度和压力变化;由绝对吸附量确定的甲烷在Ajax活性炭上的平均等量吸附热为15.72 kJ/mol,小于由过剩吸附量的标绘结果;Langmuir、Langmuir-Freundlich和Toth方程预测结果在0~0.025 MPa的累积相对误差为6.449 8%、7.918 4%和0.910 0%,在1~10 MPa为0.491 1%、0.161 3%和0.369 4%。Toth方程在整个压力范围内的预测结果最为准确,但Langmuir-Freundlich方程在较高压力区域内具有较高的预测精度。  相似文献   

3.
甲烷在层状石墨烯和活性炭上的吸附平衡   总被引:1,自引:0,他引:1  
以吸附式天然气(ANG)吸附剂的工程应用为目的,以0-10 MPa、283.15-303.15 K甲烷在层状石墨烯(GS(3D),比表面积2062 m2/g)和活性炭SAC-01(比表面积1507 m2/g)上的吸附平衡数据作分析。首先,在77.15 K下由氮气吸附表征样品的孔径大小及分布(PSD)和比表面积。其次,选择极低压力下的吸附平衡数据标定亨利定律常数,确定甲烷在两吸附剂上的极限吸附热,并由维里方程和10-4-3势能函数计算甲烷与两吸附剂壁面之间的相互作用势。最后,依据测试的甲烷在吸附剂上的高压吸附平衡数据,比较了Langmuir系列方程的关联数据后的拟合精度,并由绝对吸附量计算了甲烷的等量吸附热。结果表明,甲烷在GS(3D)和活性炭SAC-01上的平均极限吸附热为23.07、20.67 kJ/mol;283.15 K下甲烷分子与GS(3D)和活性炭SAC-01之间的交互作用势εsf/k为67.19、64.23 K,与洛伦混合法则的计算值64.60 K相近;Toth方程关联甲烷在活性炭SAC-01和GS(3D)上吸附平衡数据的拟合累计相对误差为0.25%和2.29%;甲烷在活性炭SAC-01和GS(3D)上的等量吸附热平均值为16.8和18.3 kJ/mol。相对于活性炭SAC-01,比表面积和微孔容积均较高的GS(3D)对甲烷的吸附更具有优势。  相似文献   

4.
巨正则系综Monte Carlo模拟方法确定活性炭的微孔尺寸   总被引:3,自引:0,他引:3  
根据299K下甲烷在活性炭中的吸附实验数据,通过调节狭缝微孔的孔宽参数,利用巨正则系综MonteCarlo(GCEMC)方法得到不同孔宽下流体的微观结构以及吸附等温线.比较并拟合模拟结果和实验数据,确定了活性炭微孔的平均孔宽,为下一步求解微孔尺寸分布以及为预测吸附剂在不同温度下吸附不同吸附质分子时的吸附性能提供了基础与指导.模拟中,甲烷分子采用单点Lennard-Jones球型分子模型,活性炭用狭缝孔来近似表征,流体分子与单个狭缝墙的相互作用采用著名的Steele的10-4-3势能模型.模拟表明,此方法为考察介孔材料的微孔分布以及微孔平均孔宽提供了新的思路.  相似文献   

5.
为研制吸附储存天然气(ANG)用的金属有机框架物(MOFs),选择MIL-101(Cr)试样进行甲烷的吸附平衡与充放气实验。试样由溶剂热法合成,经测试77.15 K氮吸附数据作表征结构后,在温度293-313 K、压力0-100 k Pa和0-7 MPa条件下测试甲烷吸附平衡数据,运用亨利定律标绘和Toth方程确定甲烷在试样上的极限吸附热和绝对吸附量,比较了ClausiusClapeyron(C-C)方程和Toth势函数计算的等量吸附热。最后,在工程应用对应的流率10-30 L/min,对装填940 g试样、容积为3.2 L的适型储罐吸附床进行甲烷充放气实验。结果表明,甲烷在试样上的平均极限吸附热为23.89 k J/mol,测试范围内Toth方程预测的平均相对误差为1.06%,由C-C方程和Toth势函数确定的平均等量吸附热分别为15.51和13.56 k J/mol;在有效充放气时间内,储罐在10和30 L/min流率时的总充/放气量分别为347 L/338 L和341 L/318 L,放气率为98.3%和94.1%。工程应用应选用C-C方程确定的等量吸附热,并采取慢充/放以增大充/放气量和提高吸附床脱气率。  相似文献   

6.
巨正则系综Monte Carlo模拟方法研究活性炭的微孔尺寸   总被引:2,自引:0,他引:2  
根据299K下甲烷在活性炭中的吸附实验数据,通过调节狭缝微孔的孔宽参数,利用巨正则系综Monte Carlo(GCEMC)方法得到不同也宽下流体的微观结构以及吸附等温线,比较并拟合模拟结果和实验数据,确定了活性炭微孔的平均孔宽,为下一步求解微孔尺寸分布以及为预测吸附剂在不同温度下吸附不同吸附质分子的吸附性能提供了基础与指导,模拟,甲烷分子采用单点Lennard-Jones球型分子模型,活性炭用狭缝孔来近似表征,流体分子与单个狭缝墙的相互作用采用著名的Steele的10-4-3势能模型,模拟表明,此方法为考察介孔材料的微孔分布以及微孔平均孔宽提供了新的思路。  相似文献   

7.
为准确研究氢在活性炭上的吸附平衡,本文对比分析了由氮和氢在活性炭上吸附数据确定的活性炭的孔径分布(PSD)。首先,应用容积法,在0~12.5MPa压力范围、3个温度(113.15K、193.15K、273.15K)下测定氢在K05活性炭上的吸附平衡数据,并由引入系统内氢的质量衡算确定吸附池内氢的总量。其次,以77K氮吸附数据确定的PSD为初值、以吸附池内氢的总量为基准,通过优化非局域密度泛函理论(NDFT)计算值确定活性炭的PSD,进而比较表征介质、温度及平衡压力对PSD的影响。研究表明,应用氢吸附数据表征孔宽小于0.8nm的超细微孔的微分容积较大;平衡压力较高时,由不同温度氢吸附数据确定的超细微孔的PSD相近;孔宽大于1.2nm时,不同温度氢吸附数据确定的PSD间有明显偏差。须应用超临界温度高压氢或氢在亚临界温度区域的吸附数据,同时结合77K氮吸附等温线来表征吸附剂在超细微孔和微孔范围的PSD。  相似文献   

8.
针对吸附天然气(ANG)应用的吸附剂研发,试制了SAC-02活性炭、HKUST-1和MIL-101(Cr),通过微观形貌观察、氮气物理吸附和293.15–313.15 K、0–4 MPa条件下甲烷吸附等温线测定,采用Toth、D-A和Ono-Kondo等方程对实验数据进行关联预测比较,由等量吸附热和吸附相密度分析这些吸附剂样品对甲烷的吸附性能。结果表明,在测试范围内,Toth方程预测的吸附平衡数据精度最高,可用于ANG系统的吸附平衡分析;甲烷在MIL-101(Cr)上的平均等量吸附热最大,吸附相密度比液态甲烷的密度小但随压力的增高而增大,比活性炭和HKUST-1更适合于甲烷吸附。  相似文献   

9.
温斌  张芃  王琪 《应用化学》1999,16(3):33-0
用不同的原料制得了多种高比表面的活性炭吸附剂.用标准容积法测得高压下(0~50MPa)不同活性炭对甲烷的吸脱附等温线,得到了吸附容量和有效吸附容量.研究了温度对吸附等温线的影响.利用ClausiusClapeyron方程解析了甲烷在活性炭上的等量吸附热.结果表明,活性炭对甲烷的吸脱附存在着滞后现象,活性炭的比表面和堆密度是活性炭吸附性能的主要指标,找到了最佳甲烷吸附剂.  相似文献   

10.
在273-373 K、0-10 MPa范围内测量了甲烷在纳米活性炭表面的吸附等温线和等量吸附热. 结果发现, 在实验涉及的温度范围内, 吸附平衡特性在低压下能够很好地遵循Dubinin-Astakhov (DA)微孔填充模型, 但是当压力超过特定范围时, 吸附等温线及等量吸附热测量数据都与DA模型计算结果发生了偏离, 吸附行为更接近单层定位吸附.文中参照Cerofolini对亚单层吸附提出的Freundlich-Dubinin-Radushkevich (FDR)混合模型, 对纳米活性炭在较高压力条件下的吸附使用通用Freundlich (GF)模型进行了修正, 从而提出了一种分段模型GFDA. 根据GFDA模型对甲烷在广泛的压力范围内在纳米活性炭表面的吸附机理进行了完整的解释, 并对纳米活性炭表面的能量非均匀性进行了分析.  相似文献   

11.
Isosteres, isosteric heats, and heat capacities of methane and sulfur hexafluoride on carbons with different porosities were calculated to characterize the excess adsorption and absolute adsorption. The nonlinear character of isosteres of excess adsorption and absolute adsorption of sulfur hexafluoride on FAS carbon with developed mesoporosity was shown.  相似文献   

12.
A qualitative interpretation is proposed to interpret isosteric heats of adsorption by considering contributions from three general classes of interaction energy: fluid–fluid heat, fluid–solid heat, and fluid—high‐energy site (HES) heat. Multiple temperature adsorption isotherms are defined for nitrogen, T=(75, 77, 79) K, argon at T=(85, 87, 89) K, and for water and methanol at T=(278, 288, 298) K on a well‐characterized polymer‐based, activated carbon. Nitrogen and argon are subjected to isosteric heat analyses; their zero filling isosteric heats of adsorption are consistent with slit‐pore, adsorption energy enhancement modelling. Water adsorbs entirely via specific interactions, offering decreasing isosteric heat at low pore filling followed by a constant heat slightly in excess of water condensation enthalpy, demonstrating the effects of micropores. Methanol offers both specific adsorption via the alcohol group and non‐specific interactions via its methyl group; the isosteric heat increases at low pore filling, indicating the predominance of non‐specific interactions.  相似文献   

13.
Adsorption equilibria of nitrogen and methane on microporous ( < 2 nm) activated carbon were measured for a wide temperature range (103‐298 K) spanning the critical region. Information relating to Henry constants, the isosteric heat of adsorption, and the amount of limiting adsorption were evaluated. All isotherms show type‐I features for both sub‐ and supercritical temperatures. A new isotherm equation and a consideration for the importance of the effect of the adsorbed phase volume allow this kind of isotherms to be modeled satisfactorily. The model parameter of the saturated amount of absolute adsorption (n0t) equals the limiting adsorption amount (nitm), leaving the physical meaning of the latter clarified, and the exponent parameter (q) proves to be an appropriate index of surface heterogeneity.  相似文献   

14.
The isosteric heat of adsorption of methane in an activated carbon adsorbent has been modeled by Monte Carlo simulation, using a pore-size distribution (PSD) to relate simulation results for pores of different sizes to the experimental adsorbent. Excellent fits were obtained between experimental and simulated isosteric heats of adsorption of methane in BPL activated carbon. The PSD was then used to predict the adsorption of methane and ethane in the same carbon adsorbent, with good results. The PSD derived from isosteric heat data was shown to be richer in information than PSDs obtained by the more conventional method of fitting to isotherm data.  相似文献   

15.
Grand canonical Monte Carlo (GCMC) simulation was used for the systematic investigation of the supercritical methane adsorption at 273 K on an open graphite surface and in slit-like micropores of different sizes. For both considered adsorption systems the calculated excess adsorption isotherms exhibit a maximum. The effect of the pore size on the maximum surface excess and isosteric enthalpy of adsorption for methane storage at 273 K is discussed. The microscopic detailed picture of methane densification near the homogeneous graphite wall and in slit-like pores at 273 K is presented with selected local density profiles and snapshots. Finally, the reliable pore size distributions, obtained in the range of the microporosity, for two pitch-based microporous activated carbon fibers are calculated from the local excess adsorption isotherms obtained via the GCMC simulation. The current systematic study of supercritical methane adsorption both on an open graphite surface and in slit-like micropores performed by the GCMC summarizes recent investigations performed at slightly different temperatures and usually a lower pressure range by advanced methods based on the statistical thermodynamics.  相似文献   

16.
根据金属-有机骨架材料(MOFs)的设计思想, 在MOF-5(对苯二甲酸为桥联配体, Zn4O金属簇为中心的配位化合物)的基础上设计了10 种以Zn4O 金属簇为中心(Corner), 以不同基团单取代的对苯二甲酸(BDC)衍生物为桥联配体(Linker)的多孔材料. 用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟方法, 计算了这些材料在298 K、1-10 MPa条件下对甲烷的吸附量, 讨论了不同取代基与甲烷吸附量的关系.结果发现, 在298 K、3.5 MPa 时甲烷的吸附量主要取决于吸附热, 并且以硝基取代的配体构成的MOF分子吸附甲烷效果最好. 在此基础上, 进一步设计了以四硝基取代对苯二甲酸为桥联配体的MOF-4NO2, 该结构在相同条件下对甲烷的超额吸附量为209 cm3·cm-3, 总吸附量达到228 cm3·cm-3, 比美国能源部(DOE)提出的甲烷吸附材料应用要求标准高26%.  相似文献   

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