改性Ｙ型分子筛的吸附脱硫性能以及苯，萘对吸附的影响

采用离子交换法制备了经金属离子改性的Y型分子筛吸附剂, 并用XRF, XRD, XPS对吸附剂的化学组成, 晶相结构等进行了表征. 以含噻吩, 苯并噻吩的辛烷溶液为模型燃料考察了吸附剂的吸附脱硫性能以及苯, 萘对脱硫的影响. 结果表明, Cu(Ⅰ)Y, CuZnY具有较大的吸附容量, 而苯对苯并噻吩吸附脱除性能几乎没有影响, 但对噻吩的吸附性能影响较大, 萘对苯并噻吩和噻吩的脱除都有较大的抑制作用. 并由此推测, 吸附剂与苯并噻吩或萘的结合比噻吩或苯更紧密, 吸附的机理是π络合.     

桉树遗态Fe/C复合材料对水中磷的动态吸附研究

以桉树遗态Fe/C复合材料为吸附剂,溶液初始p H值、吸附剂粒径、流速、含P(V)模拟废水初始浓度、吸附剂投加量和温度为影响因素,开展了对P(V)的动态吸附行为研究。研究表明,吸附剂粒径(20~40mesh到100mesh)和吸附剂投加量(1~4g)越大、流速(3.43~15.41m L/min)和初始浓度(5~30mg/L)越小,桉树遗态Fe/C复合材料对目标污染物的吸附效果越好;溶液的p H值为3时吸附效果最佳;温度对吸附效果的影响不大。桉树遗态Fe/C复合材料吸附初始浓度为10mg/L的P(V)溶液所得到的平衡吸附量为6.61mg/g。Thomas模型和Yoon-Nelson模型均能很好地描述桉树遗态Fe/C复合材料对P(V)的动态吸附行为,获得的拟合值和实验值基本吻合。     

离子液体负载的金属框架Py/MOF-199的制备及其吸附脱硫性能

制备了金属框架MOF-199(Cu-BTC),并将[Hnmp][H2PO4]离子液体负载到MOF-199上合成了离子液体负载的金属框架Py/MOF-199。对吸附剂进行了X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、比表面积表征。考察了MOF-199预处理条件、离子液体负载方式、负载量、负载温度、负载时间对噻吩吸附脱除性能的影响,通过正交实验优化了吸附剂的制备条件和吸附脱硫条件。结果表明,离子液体改性得到的Py/MOF-199保持了MOF-199的规则的八面体结构。Py/MOF-199的适宜制备条件为:采用二氯甲烷索氏提取并真空干燥法进行预处理MOF-199后,再用溶剂热法负载[Hnmp][H_2PO_4],负载温度为50℃,负载时间为8 h,负载量为7%。各因素对吸附剂脱硫性能影响大小顺序为:负载温度负载时间离子液体负载量。适宜Py/M OF-199吸附脱硫条件为:模拟油为10 mL,吸附剂用量0.2 g,吸附温度70℃,吸附时间1 h。在此条件下,噻吩脱除率可达到96.7%。     

超声波辅助浸渍法制备Fe2O3/γ-Al2O3 吸附剂脱除气相As2O3的实验研究

使用超声波辅助浸渍法制备Fe₂O₃/γ-Al₂O₃吸附材料,在固定床反应器上研究了前驱液浸渍浓度、载体粒径、吸附温度、吸附气氛等因素对脱除气相As₂O₃的影响。结果表明,前驱液浸渍浓度、载体粒径等会对吸附剂表面结构产生影响从而影响其砷吸附性能;吸附温度升高增强了其化学吸附能力,然而,温度过高反而造成吸附性能的下降;吸附气氛中的SO₂促进了Fe₂O₃/γ-Al₂O₃对气相砷的吸附,气氛中的NO对气相砷的影响不大。     

在La改性HZSM-5分子筛上甲醇对噻吩转化反应规律的影响

探讨了在HZSM-5(硅铝摩尔比为25)分子筛催化剂上,甲醇对噻吩在固定床微型反应器中催化脱硫转化反应规律的影响.研究结果表明:反应温度只有达到623 K时,噻吩才有较大的转化反应,此时噻吩转化率达到了51%以上;含活性氢物质甲醇的浓度是甲醇与溶剂苯的体积比为1∶2;掺镧的HZSM-5催化剂对噻吩的催化转化有较大的促进作用,掺镧量为1.0%时噻吩的转化率和硫化氢的产率分别达到了51.3%、18.1%,与未掺镧的HZSM-5分子筛催化剂相比,噻吩的转化率和硫化氢的产率分别提高了36.0%、11.9%;质量空速对噻吩催化转化的影响主要体现在影响噻吩在催化床层上的停留时间,质量空速为14.h-1比较合适.     

含氧煤层气流化床催化燃烧脱氧特性研究

利用自制的铜基球形甲烷催化燃烧催化剂,在小型流化床反应器中对模拟含氧煤层气进行了流化床催化燃烧脱氧的实验研究,考察了床层温度、催化剂粒径、空速对脱氧效率和CO₂选择性的影响。结果表明,较高的反应床层温度使催化剂活性增强,进而提高催化脱氧效率。床层温度在450 ℃以上,脱氧效率可稳定保持在95%以上。较小的催化剂粒径降低了内扩散阻力对催化反应的影响,提高催化反应的CO₂选择性。床层温度在450 ℃以下时,降低空速可提高氧气转化率,但温度高于450 ℃时,脱氧反应速率加快,空速变化对脱氧效率影响不明显。此外,通过调节CH₄/Air比例模拟不同含氧量的煤层气,考察流化床反应器及催化剂对含氧煤层气中O₂浓度变化的适应性。模拟含氧煤层气中氧气体积分数在5%~15%,该催化剂均表现出高的脱氧活性和选择性,反应器出口气体中氧气体积分数低于0.2%,CO₂选择性高于98%。     

1,5-己二烯和苯对NiY分子筛脱硫性能的影响

利用固定床、傅里叶红外光谱(FT-IR)及频率响应(FR)等方法研究了1,5-己二烯和苯对NiY分子筛脱硫性能的影响机理. 结果表明, 吸附剂的选择性吸附脱硫性能随着模拟燃料中1,5-己二烯和苯含量的增加而显著降低, 苯的影响比1,5-己二烯更显著. 1,5-己二烯和苯影响NiY脱硫的机理不同, 在吸附剂表面质子酸的作用下, 烯烃与噻吩发生催化反应, 噻吩开环生成烷基噻吩类大分子化合物, 这类吸附堵塞分子筛的孔道, 阻碍硫化物分子进入超笼与其中的金属阳离子吸附活性中心发生吸附作用. 通过FR光谱观察, 得知吸附过程是噻吩在NiY分子筛中传质过程的速控步骤, 扩散过程是苯在NiY分子筛上动力学过程的速控步骤, 这使噻吩从吸附中心上置换下来的苯不易从分子筛孔道中扩散出去, 从而阻碍了噻吩在吸附中心上的吸附.     

新型功能介孔吸附剂NiNb_2O_6的合成及其吸附性能研究

通过柠檬酸溶胶-凝胶反应,合成了新型功能介孔NiNb2O6吸附剂,通过X-射线粉末衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和比表面积及孔径分析(BET)对其结构进行表征。通过影响因素实验、吸附动力学实验和等温吸附实验,探讨了NiNb2O6吸附剂对水溶液中亚甲基蓝的吸附性能和机理。结果表明,NiNb2O6介孔吸附剂具有正交相晶体结构,平均粒径为30~200nm,比表面积为66.3m2/g。吸附剂用量、温度和pH值均对吸附行为有一定的影响;在35℃时,亚甲基蓝在吸附剂上吸附行为符合Langmuir方程,吸附动力学符合拟二级动力学方程,初始浓度为40mg/L,pH值为7.03时,0.2g介孔吸附剂NiNb2O6对亚甲基蓝的吸附量最大,吸附过程中液膜扩散为主要速率控制步骤。     

CeY分子筛中有效脱硫物种活性位的构建及其吸附机理研究

以不同焙烧温度和Ce负载量的CeY分子筛为研究对象,运用XRD及N_2吸附表征其织构性质;运用吡啶吸附红外光谱法剖析了分子筛中活性位的化学属性;采用固定床评价其对噻吩模拟油的吸附脱硫性能及芳烃和烯烃对噻吩脱除的影响;并结合红外光谱和GC-SCD技术分析了其脱硫机制。结果表明,CeY样品经150℃焙烧后,其超笼中具备高含量的B酸和Ce羟基化物种活性位,两者协同增强了噻吩低聚反应能力,进而提高了其吸附穿透硫容量(18.45 mg (S)/g);而提升焙烧温度和Ce负载量会严重降低其有效活性位的数量,削弱了噻吩低聚反应能力,其吸附穿透硫容量显著减小(4.03 mg (S)/g)。当加入烯烃和芳烃后,CeY-12.3-150吸附剂对含低浓度(质量分数)1-己烯(1.0%)和苯(0.1%)的噻吩模拟油依旧保持较高吸附穿透硫容量;但随两者含量的持续增加,其硫容量急剧下降。其主要分别归因于噻吩烷基化反应的发生及“S-H”键的作用模式。     

变色硅胶吸附脱除模拟柴油中各种碱性氮化物

研究了变色硅胶吸附脱除氮含量为960.56μg/g模拟柴油中的碱性氮化物喹啉、苯胺和吡啶。比较了氧化铝、硅藻土、硅胶及变色硅胶对模拟柴油中喹啉的吸附脱除效果。采用XRD、低温N_2吸附-脱附和NH_3-TPD等方法对硅胶和变色硅胶进行了表征。考察了粒径、吸附温度、吸附时间、剂油质量比及共存芳香化合物(萘、苯或甲苯)对变色硅胶吸附脱除各种碱性氮化物的影响。变色硅胶吸附脱除碱性氮化物的顺序均为苯胺吡啶喹啉。吸附时间对三种氮化物的吸附脱除没有影响;吸附温度、变色硅胶粒径和共存芳香化合物对苯胺和吡啶的吸附脱除效果影响不大,对喹啉的吸附脱除效果影响较为明显;剂油质量比对三种氮化物的吸附脱除影响均较大,尤其是对喹啉影响最大。结果表明,变色硅胶吸附各种氮化物时Co能够与其中的N原子形成配位络合吸附。经焙烧再生,变色硅胶几乎完全恢复了对喹啉和吡啶的吸附脱除能力,并可多次再生,但变色硅胶再生后对苯胺的吸附能力损失较大。     

Preparation of γ-Al2O3 sorbents loaded with metal components and removal of thiophene from coking benzene

Series sorbents of Cu, Zn, Ni, Ce and Ag metal components supported on γ-Al₂O₃ carrier for removing thiophene from benzene were prepared by conventional and ultrasound-assisted incipient-wetness impregnation method. The static adsorption experiments were carried out in the thiophene-benzene solution with thiophene concentration of 500?mg/L. The results show that the desulfurization activity of all γ-Al₂O₃ sorbents modified by different metal components obviously increase, among which the sorbent modified by silver nitrate has the best performance. The active components of sorbents from Cu, Zn, Ni, Ce nitrates loaded on γ-Al₂O₃ carrier are their oxides. Besides Ag₂O, the products of silver nitrate thermal decomposition in sorbent prepared still have Ag⁰ and Ag–O–Al species. The assistant ultrasound in the process of sorbent preparation can not only shorten the impregnation time, but also enrich the pore structure of sorbent and improve the size and distribution of the Ag species, which is favorable to the removal of thiophene from benzene. The desulfurization capacity of sorbent changes with the Ag content loaded. The sorbent with 15?% quality content of Ag prepared by ultrasound-assisted impregnation method has the highest desulfurization efficiency. It could reduce the thiophene concentration to 1.7?mg/L from 500?mg/L at room temperature and ambient pressure, with the desulfurization efficiency of more than 99?%, when the ratio of sorbent to solution was 1:4?(g/mL).     

Ce离子对苯在Y分子筛上吸附扩散行为的影响

采用液相离子交换法制备了不同稀土含量的Y型分子筛(HY、USY和NaY),研究了稀土铈(Ce)阳离子在Y型分子筛上吸附-脱附烃类分子(苯)过程中的作用机理与影响。通过X射线荧光光谱仪(XRF)、智能质量分析仪(IGA)、脱附指数的计算和巨正则蒙特卡罗模拟计算等多种表征计算方法,对引入稀土物种后,Y型分子筛对苯的饱和吸附量、吸附作用力、脱附热力学参数、苯在Y分子筛上的吸附势能分布及扩散行为等方面进行了研究。结果表明,Ce离子对苯在Y分子筛上脱附活化能的降低、吸附作用力的减弱以及吸附态由团聚态向分散态转变等方面具有显著影响,该作用构成了CeY分子筛催化剂在流化催化裂化(FCC)过程中能够优化轻质产品选择性的重要因素。     

酸催化及竞争吸附对CeY分子筛吸附脱硫性能的影响

采用液相离子交换(LPIE)法制备了CeY分子筛,并研究烯烃和芳烃对其吸附脱硫性能的影响. 利用固定床穿透曲线技术研究吸附剂的脱硫性能,结果表明：烯烃和芳烃的存在均导致吸附剂吸附硫容量减少,然而,烯烃的影响明显强于芳烃. 采用原位傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术研究噻吩、环己烯和苯的吸附行为,结果发现：烯烃和芳烃降低吸附剂脱硫性能的实质分别为吸附剂表面酸性导致的酸催化反应和π-络合吸附的芳烃分子与硫化物分子的竞争吸附. 另外,烯烃的影响取决于吸附剂的表面酸性,尤其是强B酸(Brönsted 酸)中心.这是由于B酸中心会导致烯烃和噻吩发生质子化反应,且质子化物种易于进一步发生低聚反应. 生成的低聚物覆盖吸附活性中心导致吸附剂对其它噻吩分子的吸附能力降低.     

原位傅里叶变换红外光谱研究Y型分子筛表面酸性对吸附有机分子的影响

采用吡啶原位吸附傅里叶变换红外(Py-FTIR)光谱对液相离子交换(LPIE)和固相离子交换(SSIE)法制备的CeY分子筛以及HY和NaY的酸性进行了测定. 在原位条件下采用单探针分子噻吩、环己烯和苯对其在分子筛上的吸附过程进行了研究; 以噻吩和环己烯、噻吩和苯组成的双探针分子对吸附过程中存在的竞争吸附、催化反应以及吸附机理进行了系统研究. 结果表明, HY和L-CeY 分子筛表面强Brönsted (B)酸性位可导致吸附在其表面的噻吩发生低聚反应以及吸附的环己烯产生二聚环己烯碳正离子. 低聚的噻吩和吸附的环己烯在分子筛上发生强的化学吸附, 进一步抑制和阻碍噻吩硫化物与分子筛吸附活性中心发生作用, 从而降低了吸附剂的选择性以及吸附硫化物的能力. 吸附剂表面Lewis (L)酸中心是吸附的主要活性中心, 大量弱的L 酸, 有利于噻吩吸附. 并且, S-CeY分子筛表面弱的L酸对吸附噻吩具有一定的选择性, 它受到环己烯的影响较小, NaY吸附剂对噻吩、环己烯和苯选择性较差, 它只与吸附质作用的先后有关.     

新型吸附树脂对水中苯的吸附行为

研究表明,苯对人的毒性作用表现在中枢神经系统,65g／m^3的苯可引起广泛的出血导致死亡。反复暴露的低浓度苯主要对血液及造血组织产生毒性作用。根据苯吸入致白血病的流行病学研究数据,采用定量外推法计算出饮用水苯质量浓度为0．01mg/L时终身患癌的超额危险度为10^-5,因此饮用水中的苯的限值为0．01mg／L。因此,有效去除饮水中的苯具有重要的意义。     

SO2气氛下半焦负载Zn/Fe/Ce高温煤气脱硫剂的再生行为研究

以共沉淀法制备了半焦负载Zn/Fe/Ce（物质的量比1.0：2.0：0.6）高温煤气脱硫剂,在固定床装置上研究了再生反应温度、进口SO₂浓度以及再生气空速对再生性能的影响,并进行三次硫化-再生循环测试。采用XRD、SEM、BET等测试手段对脱硫剂的新鲜样、硫化样及再生样进行了表征。实验结果表明,半焦负载Zn/Fe/Ce高温煤气脱硫剂在SO₂气氛下600 ℃就能发生再生反应,且再生后的主要产物为ZnFe₂O₄、CeO₂和单质硫;最佳再生条件为,再生温度700 ℃、进口SO₂体积分数为12%、再生气空速为5 000 h^-1。脱硫剂经过多次硫化-再生循环后,脱硫剂仍能保持较好的硫化活性。     

NiY分子筛表面酸性影响其选择性吸附脱硫性能的机理研究

采用原位红外光谱技术,以噻吩、环己烯和苯为模型探针分子,分别考察单一烃分子在NiY分子筛上的吸附与反应行为以及噻吩与烯烃、芳烃间的竞争吸附和催化反应行为。单一探针分子吸附研究发现,NiY分子筛中与Ni物种相关的Lewis(L)酸位是噻吩的选择性吸附活性位;噻吩和环己烯在NiY分子筛中Brnsted(B)酸位上发生的质子化和低聚反应明显弱于HY分子筛。双探针分子竞争吸附研究发现,环己烯二聚体在NiY中强B酸位上的强化学吸附与噻吩存在显著的竞争吸附行为。另外,苯和噻吩在NiY上的竞争吸附现象在373K时明显减弱。由此,在选择性吸附脱硫过程中,减少吸附剂表面B酸中心可降低烯烃对噻吩的竞争吸附,另外适当提高吸附体系的温度可以有效避免芳烃对噻吩的竞争吸附。     

催化发光法同时测定空气中的甲醛、苯和二氧化硫

基于甲醛、苯和二氧化硫在纳米Ti3CeY2O11上的催化发光有交叉敏感现象,在3个波长处分别确定甲醛、苯和二氧化硫浓度与催化发光信号强度的响应关系,再依据发光信号强度的叠加性特征即可获取甲醛、苯和二氧化硫的准确浓度,据此建立了同时测定空气中甲醛、苯和二氧化硫的新方法.3个分析波长分别为420、535和680 nm,敏感材料表面温度为280℃,载气流速为130 mL/min.本方法对甲醛、苯和二氧化硫的检出限(3σ)分别为0.04、0.05和0.10 mg/m3,线性范围分别为0.08~75.60 mg/m3、0.10~101.40 mg/m3和0.30~115.00 mg/m3, 回收率分别为96.4%~103.7%、97.8%~102.5%和97.2%~103.3%.常见共存物,如乙醛、甲苯、硫化氢、氨、甲醇、乙醇和二氧化碳等不干扰测定.连续200 h通浓度均为50 mg/m3的甲醛、苯和二氧化硫混合气体,发光强度的相对偏差≤2%,表明此纳米级复合氧化物对甲醛、苯和二氧化硫的敏感性的寿命长.本方法充分利用了交叉敏感现象,可以实现空气中甲醛、苯和二氧化硫的在线分析.