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     

环戊烷在silicalite-1分子筛上的扩散性能的研究

采用智能重量分析技术（Intelligent-Gravimetric Analysis）研究了环戊烷在silicalite-1分子筛上的扩散性能。同一温度下，吸附质的扩散速率随其吸附量的增加而减小，而温度越高扩散系数越大。本文同时讨论了吸附质分子的分子构型、尺寸、吸附温度和吸附量等因素对吸附质扩散性能的影响。     

C5烷烃分子在AlPO4-5分子筛中吸附的分子模拟研究

采用分子水平计算机模拟方法研究了环戊烷、正戊烷和2－甲基丁烷在AlPO4-5分子筛中的吸附，得到了有关吸附平衡常数、吸附热、吸附等温线以及平均势能等。结果表明，在373 K，2－甲基丁烷的饱和吸附量高于其他两种异构体；473 K，环戊烷的饱和吸附量高于其他两种异构体；573 K，在所测试的压力范围内，环戊烷的吸附量都高于其他两种异构体，2－甲基丁烷的吸附量高于正戊烷。C5烷烃分子在AlPO4-5中吸附量的不同是由于他们在分子筛中的排列方式不同而引起的。低吸附量时C5烷烃分子平均势能不随吸附量变化；高吸附量时平均势能随着吸附量的增加而降低；而2－甲基丁烷和环戊烷分子的平均势能变化更加明显。     

苯与丙烯在MCM-22型分子筛内吸附行为的Monte Carlo研究

采用巨正则统计系综Monte Carlo模拟方法研究了不同温度、不同吸附方式下纯硅MCM-22型分子筛ITQ-1上苯与丙烯分子的吸附行为. 分子筛内吸附质粒子云分布模拟结果显示, 苯和丙烯主要吸附在超笼和十元环孔道内, 其中丙烯分子几乎充满了孔道内部大部分区域, 在链接超笼之间的十元环窗口也充满了丙烯分子, 而苯分子在超笼内和十元环孔道内的吸附却较为分散、均匀. 丙烯与分子筛之间相互作用能高于苯与分子筛之间的相互作用能, 使苯分子吸附相对丙烯分子更为稳定. 温度变化对分子筛上丙烯吸附远大于对苯吸附的影响, 100 kPa时温度由298 K升高至443 K导致丙烯分子吸附量迅速减少, 而对苯分子却没有显著的影响. ITQ-1分子筛上存在苯和丙烯分子的竞争吸附, 使两者吸附相互作用能最可几分布朝着折中方向移动. 苯与丙烯在分子筛内吸附等温线的模拟结果表明, 在温度较高、压力较低时, 丙烯的吸附量小于苯的吸附量.     

苯与丙烯在β分子筛上吸附行为的蒙特卡罗研究

采用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟方法研究了β分子筛上苯与丙烯分子的吸附行为. 由分子筛内吸附质粒子云分布可知, 在100 kPa时, 丙烯在分子筛上的吸附量要远远大于苯的吸附量. 由吸附相互作用能分布来看, 苯与分子筛之间相互作用能比丙烯与分子筛之间的相互作用能更负, 这就使苯分子的吸附相对于丙烯分子稳定. 相对而言, 温度变化对丙烯吸附影响远大于对苯吸附的影响, 如100 kPa时, 温度由298 K升高至443 K导致丙烯分子吸附量明显减少, 由每8个晶胞吸附98个丙烯分子减少到80个; 而对苯分子吸附却没有显著的影响. β分子筛上存在着苯和丙烯的竞争吸附, 并且吸附分子之间存在相互作用使两者与分子筛之间的相互作用能分布改变. 在压力范围1×10－3～5.0 kPa, 不同温度下苯与丙烯在分子筛内吸附等温线的模拟结果表明, 在较高温度、较低压力下丙烯的吸附量要小于苯的吸附量.     

噻吩分子及其与异辛烷二元混合物在MCM-22分子筛中吸附的蒙特卡罗模拟

应用巨正则蒙特卡罗模拟方法研究了噻吩分子以及噻吩与异辛烷混合物在MCM-22分子筛中的吸附和分布. 通过模拟获得了噻吩分子在MCM-22分子筛中不同温度(298、363 和393 K)下的吸附等温线和等量吸附热, 以及298 K时噻吩和异辛烷分子二元混合物在MCM-22分子筛中的吸附及分布情况. 结果表明, 吸附温度和吸附压力对噻吩分子在MCM-22分子筛吸附都有影响, 但等量吸附热受温度和吸附量影响较小. 对于二元混合物的吸附, 噻吩和异辛烷在分子筛中存在竞争吸附过程, 噻吩能够大量吸附在MCM-22分子的十元环和超笼中, 而异辛烷主要吸附在MCM-22分子筛的超笼系统, 从而可以将噻吩分子与异辛烷分子分离开来.     

芳香类化合物在ITQ-1分子筛中吸附特性的蒙特卡罗模拟

用巨正则统计系综蒙特卡罗模拟研究了苯、甲苯以及间二甲苯分子在ITQ-1分子筛中的吸附特性.从这3种分子的粒子分布云图上,可发现分子的扩散和吸附主要在十二元环超笼内发生,在十元环通道内的吸附和扩散则相对较难.从一系列不同压力下的蒙特卡罗模拟还预测了3种分子的吸附等温线,预测结果与实验结果相符.这3种分子在一定压力下,都可通过十元环通道或连接十二元环超笼的十元环窗口到达分子筛孔道内部,达到较好的吸附平衡状态.     

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。     

全氢菲在分子筛催化剂上环烷环开环反应的研究

在小型固定流化床(FFB)装置上考察了Y与ZSM-5分子筛催化剂以及Y分子筛催化剂上温度、剂油比对全氢菲裂化环烷环开环反应的影响。结果表明,全氢菲在分子筛催化剂上通过环烷环开环反应生成环己烷、十氢萘等单环或双环环烷烃;单环或双环环烷烃进一步侧链断裂生成2-甲基戊烷、甲基己烷等异构烷烃等,异构化生成二甲基环戊烷、甲乙基环戊烷等烷基环戊烷,氢转移生成苯、甲苯、二甲苯等烷基苯,进行深度氢转移反应生成萘、烷基萘等双环芳烃;另外,全氢菲也会通过脱氢缩合生成菲、芘等三环以上芳烃甚至焦炭等。由于扩散和吸附性能的影响,其裂化开环反应的选择性在Y分子筛催化剂上比在ZSM-5分子筛催化剂上高。因此,全氢菲环烷环开环与脱氢缩合反应的相对比例(s(NRO)/s(DHC))在Y分子筛催化剂上较高;在Y分子筛催化剂上,温度为475~550 ℃、剂油比为3.0~9.0,反应温度升高或者剂油比增加,双分子氢转移以及脱氢缩合反应增强,导致环烷环开环反应产物选择性降低。     

硅沸石完美骨架上的吸附Ⅲ.氯氟烃在MFI和FAU上的吸附热

测定不同温度下三种氯氟烃F-11(CFCl3),F-12(CF2Cl2)和F-22(CHF2Cl)在疏水高硅MFI和FAU沸石上的吸附等温线,以研究其吸附热效应。根据Clapeyron-Clausius方程,由吸附等温线,计算不同覆盖度C的等量吸附热Qst(C)和平均吸附热Qst^*(△Ha)。上述吸附质在两种沸石上吸附热的大小顺序均为：△Ha(MFI)＞△Ha(FAU)。在同种沸石上,吸附热的大小顺序为：△Ha(F-11)＞△Ha(F-12)＞△Ha(F-22).298K时的吸附等温线和△Ha的变化趋势显示,对能允许氯氟烃分子自由进出其孔道的FAU沸石,吸附质分子越大,低分压吸附量(V)越大,吸附热(△Ha)也越大。而孔道对吸附质分子有空间限制作用的MFI沸石,其吸附热、分子尺寸与饱和吸附量(Vm)间关系比较复杂。选择去除氯氟烃的沸石吸附剂应综合考虑△Ha与饱和吸附容量Vm。     

硅沸石完美骨架上的吸附Ⅲ.氯氟烃在MFI和FAU上的吸附热

测定不同温度下三种氯氟烃F-11(CFCl3),F-12(CF2Cl2)和F-22(CHF2Cl)在疏水高硅MFI和FAU沸石上的吸附等温线,以研究其吸附热效应。根据Clapeyron-Clausius方程,由吸附等温线,计算不同覆盖度C的等量吸附热Qst(C)和平均吸附热Qst^*(△Ha)。上述吸附质在两种沸石上吸附热的大小顺序均为：△Ha(MFI)＞△Ha(FAU)。在同种沸石上,吸附热的大小顺序为：△Ha(F-11)＞△Ha(F-12)＞△Ha(F-22).298K时的吸附等温线和△Ha的变化趋势显示,对能允许氯氟烃分子自由进出其孔道的FAU沸石,吸附质分子越大,低分压吸附量(V)越大,吸附热(△Ha)也越大。而孔道对吸附质分子有空间限制作用的MFI沸石,其吸附热、分子尺寸与饱和吸附量(Vm)间关系比较复杂。选择去除氯氟烃的沸石吸附剂应综合考虑△Ha与饱和吸附容量Vm。     

氮、氩在5分子筛上的低温吸附分离

测定了不同温度下氮、氩在5分子筛上的吸附等温线,其中三参数的Langmuir-Freundlich方程和Toth方程在不同温度下都能获得较好的拟合结果;计算了不同温度下氮、氩在5分子筛上吸附的亨利常数,获得了氮、氩选择性和温度的关系。测定了125K温度下氮、氩混合气体在5分子筛吸附柱上的穿透曲线。结果表明:最先流出的5L气体中含有约70%的氩,通过收集5L气体即可实现混合气体中氩的初步分离。     

氮、氩在5A^。分子筛上的低温吸附分离

测定了不同温度下氮、氩在5分子筛上的吸附等温线,其中三参数的Langmuir-Freundlich方程和Toth方程在不同温度下都能获得较好的拟合结果;计算了不同温度下氮、氩在5分子筛上吸附的亨利常数,获得了氮、氩选择性和温度的关系.测定了125K温度下氮、氩混合气体在5分子筛吸附柱上的穿透曲线.结果表明:最先流出的5L气体中含有约70%的氩,通过收集5L气体即可实现混合气体中氩的初步分离.     

十氢萘在分子筛催化剂上的开环反应研究

在小型固定流化床(FFB)装置中研究了Y分子筛与ZSM-5分子筛催化剂上的十氢萘裂化开环反应性能,考察了温度和剂油比对Y分子筛开环反应催化性能的影响。结果表明,十氢萘在分子筛催化剂上通过环烷环开环反应生成丙烷、丙烯、丁烷、丁烯、甲基戊烷和环戊烷、环己烷等非芳烃以及苯、C_1~4烷基取代苯等单环芳烃,并通过脱氢缩合反应生成四氢萘、萘、甲基萘和菲、芘等多环芳烃甚至焦炭等。由于扩散和吸附性能的影响,ZSM-5分子筛催化剂的裂化开环反应选择性比Y分子筛催化剂的高,因此,十氢萘环烷环开环与脱氢缩合反应的相对比例(NRO/DHC)在ZSM-5分子筛催化剂上较高。在Y分子筛催化剂上,温度为450~550 ℃、剂油比为3~9,反应温度升高或者剂油比增加,双分子氢转移以及脱氢缩合反应增强,从而导致环烷环开环产物选择性降低。     

由长焰煤制炭分子筛

本文提出由长焰煤制粒状富氮用炭分子筛的工艺路线,并考察了影响其分离空气性能的制备工艺条件和分离条件。热处理温度为700—900℃时产品的空分性能较好。在实验室的变压吸附条件下可将空气中O_2含量降至4%以下。在重量法吸附装置上测定了25℃时CO_2、n-C_4~0和i-C_4~0的吸附等温线,用吸附分子探针法确定炭分子筛的微孔孔径在3.3—4.3A 之间。用D—A 方程能较好地描述CO_2吸附等温线,参数n 约等于2。     

氮气在MCM－41分子筛中的吸附：实验和分子模拟

用美国Micromeritics公司生产的ASAP2010物理吸附仪测定了低温（77 K） N_2在MCM-41分子筛中的吸附等温线，获得了表征MCM-41特征的BET比表面、BJH孔 容和平均孔径。同时用巨正则Monte Carlo（GCMC）模拟方法考究了N_2在MCM-41中 的吸附，得到了N_2在MCM-41中的模拟吸附等温线，分析了流体在MCM-41分子筛中 的微观结构。GCMC模拟中MCM-41介孔材料模型化为圆柱孔，N_2模型化为Lennard- Jones（LJ）球。N_2和MCM-41介孔墙壁间的相互作用采用Tjatjopoulos-Feke- Mann（TFM）势能模型进行表征。通过使模拟和实验结果有一个好的吻合，确定了 一组有效的MCM-41分子筛的势能参数（σ_(ww) = 0.265 nm，∈_(ww)/k = 190 K ）。这为以后其他吸附质在MCM-41中吸附的预测奠定了基础、提供了依据。     

Ag+改性NaY分子筛的制备及其吸附脱氮性能研究

采用Ag⁺改性NaY分子筛成功制备了AgY分子筛,利用XRD射线衍射、FT-IR、N₂吸附-脱附对NaY和AgY分子筛进行了表征,并用于吸附脱除模拟燃料中吡啶、苯胺、喹啉碱性氮化物,AgY分子筛的吸附能力明显优于NaY分子筛。考察了吸附温度、吸附时间对AgY分子筛吸附三种氮化物的影响,实验结果表明,吸附能力均为：苯胺>喹啉>吡啶,为了进一步研究其吸附机理,采用Materials Studio软件建立了AgY分子筛12T团簇模型并在303、323、343 K下模拟三种氮化物分子在AgY分子筛上的吸附,计算了吸附能、活性中心与吡啶、苯胺、喹啉分子的距离、前线轨道、等密度分布、径向分布函数等相关参数,计算结果也表明,AgY分子筛对苯胺的吸附优于喹啉,优于吡啶,与实验结果一致,且吸附以化学吸附为主,AgY分子筛S位和W位为主要吸附位。吸附等温线研究结果表明,AgY分子筛对吡啶的吸附符合Langmuir-Freundlich混合吸附模型,对苯胺、喹啉的吸附符合Freundlich吸附模型。吸附动力学和吸附热力学结果表明,AgY分子筛对吡啶的...     

巨正则系综Monte Carlo模拟方法研究活性炭的微孔尺寸

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。     

垮越临界温度的分子筛吸附: 微孔体积填充理论的适用性

用高真空重量法测定了NaX分子筛对不同吸附质NH3, H2O, C2H5OH等的吸附等温线, 用微孔体积填充理论对吸附等温线进行非线性拟合, 得到满意结果。表明该理论不但可扩展到以静电场为主的吸附体系, 还可适用于吸附温度高于吸附质临界温度的吸附体系。计算结果表明, NaX吸附不同吸附质测得的极限空腔体积基本相同, 且与结构分析得到的空腔体积一致, 进一步表明微孔体积填充理论对该体系的适用性。计算了各种吸附质的极限吸附量, 以及某填充度下的蚊分吸附热随着温度的变化趋势。可为固体吸附式制冷系统的设计与制造提供理论依据及有关掺数。     

垮越临界温度的分子筛吸附: 微孔体积填充理论的适用性

用高真空重量法测定了NaX分子筛对不同吸附质NH3, H2O, C2H5OH等的吸附等温线, 用微孔体积填充理论对吸附等温线进行非线性拟合, 得到满意结果。表明该理论不但可扩展到以静电场为主的吸附体系, 还可适用于吸附温度高于吸附质临界温度的吸附体系。计算结果表明, NaX吸附不同吸附质测得的极限空腔体积基本相同, 且与结构分析得到的空腔体积一致, 进一步表明微孔体积填充理论对该体系的适用性。计算了各种吸附质的极限吸附量, 以及某填充度下的蚊分吸附热随着温度的变化趋势。可为固体吸附式制冷系统的设计与制造提供理论依据及有关掺数。