钾修饰水滑石吸附剂脱碳性能及颗粒强度实验研究

中温固体吸附剂分离H_2/CO_2技术是煤化工水气变换过程中的重要技术,可同时实现显热H_2的利用及CO_2的集中捕集。其中关键为寻找合适中温下CO_2成型吸附剂的开发。本研究了成型过程中原位引入铝溶胶、碳酸钾及其添加条件对钾修饰水滑石吸附量、颗粒强度的影响规律,通过X射线衍射实验初步揭示了成型过程中钾修饰拟薄水铝石的形成过程,通过热重实验分析了钾修饰拟薄水铝石对吸附量的增加。挤出成型批次化颗粒吸附剂具有0.77 mmol/g CO_2吸附能力,同时相比于未加入碳酸钾时增加了约39%颗粒强度。     

固体吸附剂对CO_2的高压吸附性能研究

在高压吸附仪上研究了硅胶、MCM-41、13X、SBA-15四种固体吸附剂对CO_2的高压吸附性能,考察了温度、压力、结构性质和吸附热对吸附剂吸附量的影响.结果表明,高压下四种吸附剂对CO_2的吸附均属于物理吸附,且随着压力增大吸附剂的吸附性能增强。吸附量的大小变化分为两个阶段,不同阶段影响吸附量的因素不同。四种固体吸附剂的高压吸附实验表明,理想吸附剂的选择需要从吸附量、对温度的敏感性以及孔径大小和分布等综合考虑.     

多孔硅胶固化吸附剂吸附性能研究

固化吸附剂是提高吸附剂传热性能的重要方式,但是恶化了吸附剂的传质性能。以羧甲基纤维素(CMC)为黏结剂的多孔固化吸附剂利用CMC部分分解,在层间产生丰富的孔道,降低了吸附剂的传质阻力,具有强化吸附剂传质作用。本文对多孔硅胶固化吸附剂开展了容量法吸附性能评价、压汞法测试以及吸附性能计算,结果表明,多孔固化吸附剂层内存在一定量的大孔,改善了吸附剂传质特性;根据细孔扩散和表面扩散的计算方法,分别获得多孔硅胶固化吸附剂的细孔扩散系数和表面扩散系数。     

处理污泥焦颗粒内部孔结构在燃烧过程中变化

在管式炉反应器中进行了1种污泥定温燃烧试验,进行了5个不同燃烬率样品的液氮静态容量法等温物理吸附试验.发现不同燃烬率的污泥样品孔分布特性相似,其孔系统可能主要是由一端封闭的不透气的孔构成;随着燃烬率的增加,比表面积、平均孔径和孔体积等参数变化不同;样品颗粒内孔表面分形维数随燃烬率的增长呈先降低再升高的趋势.     

MgO/NaY催化剂上葡萄糖水中异构制取果糖的研究（英文）

MgO/NaY催化剂采用浸渍法制备,并用于葡萄糖水中异构制取果糖反应.探讨了MgO含量、反应温度、糖浓度和反应时间等因素对催化剂上葡萄糖异构性能的影响.实验表明,通过控制催化剂组成和反应条件可以有效获得果糖的生成.10%MgO/NaY催化剂表现出最好的催化性能,在100℃反应2 h后,葡萄糖转化率达到67.3%,果糖收率最高为33.8%.同时,利用X射线粉末衍射(XRD)、N2物理吸附(BET)和CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)对催化剂结构和碱度进行了表征分析.NaY分子筛具有合适的结构和较高的比表面积,有助于葡萄糖的转化.MgO有利于调控催化剂碱度和促进醛糖和酮糖互变转为果糖.     

碳纳米管吸附分离CO2/N2混合物的分子模拟研究

本文采用巨正则蒙特卡罗模拟研究了烟气中CO_2/N_2混合物在不同管径碳纳米管(CNT)中的吸附分离性能,并分析温度及气相组成对混合物分离性能的影响。结果表明,在温度为300 K,压力为0.1 MPa时,(7,7) CNT有着最大的CO_2吸附量以及选择系数,分别为1.38 mol/kg和48.5。引入性能系数综合分析不同管径CNT的吸附分离特性,发现在温度低于315 K时应选用(7,7) CNT作为吸附分离CO_2/N_2的吸附剂,而高于315 K时应选用(6,6) CNT。在多阶段分离纯化过程中,在CO_2摩尔分数高于10%时应选用(7,7) CNT作为吸附分离CO_2/N2的吸附剂,反之则选用(6,6) CNT。     

镁渣脱硫剂孔隙结构分形特性的研究

本文在实验室条件下通过镁渣和粉煤灰的水合反应,制备了可用于循环流化床锅炉的脱硫剂。采用热重分析法测定了脱硫剂的钙转化率,借助N2吸附法研究了不同水合条件下脱硫剂孔结构分形维数的变化特性以及分形特性对脱硫能力的影响。结果表明,镁渣孔结构的分形维数会随孔隙平均孔径的增大而减小,也会随水合温度和灰钙比的增大而增大,但在水合时间为8 h时呈现峰值特征;在最佳水合参数下,得到分形维数适中的镁渣脱硫剂,从而达到较好的脱硫效果。     

新型复合干燥剂吸附分形特性

基于复合干燥剂表面的氮气平衡吸附实验数据,利用分形等温吸附理论模型,对氮气平衡吸附量进行非线性拟 合,确定了表面分形维数,并对表面几何形态进行定最描述,得到了分形等温吸附式;对比测试和拟合结果,发现分形维 数随氯化钙含量增加几呈波动变化,分析得到的单分子层饱和吸附量与实验数据基本一致。     

水分子凝聚体系的介孔结构分形学

透射电镜研究表明，4,40-双硬脂酰胺基二苯醚在水中聚集、自组装成缠绕细纤维状聚集体，进而使整个体系形成三维网络结构．水分子被包囊在这个网络结构中，形成一种新型的凝聚体系(水分子凝胶)．水分子凝胶是一种典型的纳米介孔物质，其复杂的微孔结构可以用分形维数D来表征，通过气体吸附方法(孔度法和比表面积法)计算，求得水分子凝胶体系的微孔结构的分形维数为2.1?2.2．对于纤维状三维网络结构的分形表征，通过粘度法和Cayley分形树模型得出分形维数为1.98．由此推测其分形网络形成的过程是一个初始成核-生长-枝化的循环过程．     

纸张与PVC衍生吸附剂的制备及其脱汞性能研究

本文以纸张为碳基体,PVC为活性氯前驱体,利用两者热交互作用制备含氯吸附剂,研究了不同温度、不同混合比例、不同气氛、不同停留时间下热解制备的吸附剂的汞脱除效果。实验表明,纸张与PVC有很明显的交互作用,从而在吸附剂表面形成活性Cl原子。原料中PVC的加入明显增强了吸附剂的吸附性能,在110℃和150℃下对汞的吸附性能显著提高,且在150℃下,CO_2比N_2气氛下制备的吸附剂吸附性能更好。研究表明废弃物衍生汞吸附剂是一种可行的方案。     

介孔SiO2的合成及其吸湿性能研究

本文在硫酸介质中,采用溶胶-凝胶法制备多孔吸附剂介孔SiO₂,通过透射电了显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附脱附对SiO₂的结构进行分析,用动态水蒸气吸附分析仪研究SiO₂对水蒸气的吸附和再生温度。结果表明制备的SiO₂比表面积为607.3 m²·g^,平均孔径为4.3 nm,在极低（≤10%）和高相对湿度下对水蒸气具有高的吸附量,360 K即可再生,再生性能好。     

沸石分子筛对CH_4/H_2的吸附与分离性能

基于分子模拟的高通量计算方法,通过对199个沸石结构特征和吸附分离性能之间的关联性研究,发现具有超微孔结构的沸石材料对CH_4分子有良好的吸附分离性能,等摩尔CH_4/H_2混合组份的CH_4吸附选择性和单组份的CH_4吸附量之间存在明显的线性关系.通过使用巨正则蒙特卡罗模拟方法,获得了 3个孔道形沸石对CH_4和H_2的吸附等温线和等量吸附热等物理量.结果表明在相同外界环境下,孔道形沸石的孔结构(表面积和孔体积)对CH_4吸附量的影响高于能量效应(吸附热).结合甲烷蒸汽重整制氢的工业背景,进一步研究了 CH_4/H_2混合体系在不同组份下的分离选择性能,结果表明,超微孔沸石材料对CH_4的吸附选择性与体相压力和进料比无关.通过气体分子的质心分布密度发现,CH_4在孔道形沸石中优先占据更小孔窗的空间,而H_2的分布范围更大但是未存在明显的优先吸附位点.     

O_2/CO_2气氛燃煤半焦孔隙特性分析

在沉降炉上制备了不同燃烧气氛、不同燃尽程度的半焦,采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形态.结果表明,所取的半焦试样均具有完整且连续的孔结构体系;但在相同的操作条件下,O_2/CO_2气氛下半焦试样的孔结构参数及其分形维数均小于相同O_2浓度的O_2/N_2气氛下的情况;两种气氛下煤焦的燃尽过程中,孔隙结构参数(S_(BET)、V_(BJH)和d_(pore))随燃尽率的增加均呈减小趋势;SEM图像的定性分析结果与N_2吸附的定量测量吻合较好.研究结果为深入认识O_2/CO_2气氛下煤粉的孔隙结构与其燃烧特性的关系提供了基础.     

冲击荷载对无烟煤微观孔隙影响的分形研究

为了揭示冲击荷载对无烟煤微观孔隙结构的影响规律,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击实验系统模拟了冲击应力在不同衰减过程中的冲击波和应力波,基于冲击前后压汞实验及低温液氮实验测试数据,运用分形理论,研究了赵固二矿不同方向煤体(与层理方向分别呈垂直、平行、45°斜交)冲击前后孔隙结构的分形特征。结果表明:对于渗流孔,冲击荷载提高了瓦斯的渗流与运移速度,对于吸附孔,冲击荷载减小了吸附孔的吸附能力,促进了瓦斯的解吸;分形维数具有明显的冲击方向性,且吸附孔的分形维数明显小于渗流孔;不同方向无烟煤的最佳冲击荷载不同,垂直和斜交层理方向的最佳冲击荷载为51.80 MPa,平行层理方向的最佳冲击荷载为28.46 MPa。研究结果可为冲击荷载促进瓦斯抽采机理的探讨提供参考。     

氯化锶-膨胀石墨吸附制冰系统固化复合吸附剂性能

本文用质量分数占35%的膨胀石墨做添加剂并采用压块技术配置了氯化锶-膨胀石墨固化复合吸附剂,测试了该吸附剂在蒸发温度从-25～-5℃变化范围下的吸附制冷特性、吸附速率、最大吸附量以及最大转化率等相关参数,其中单位质量吸附剂最大吸附量可达0.7 kg/kg(NH_3/salt)。同时,通过计算分析,确定采用该复合吸附剂的吸附制冰系统平均SCP可达738 W/kg,COP可达0.435。     

LaPO4:Eu3+的PEG2000辅助水热法制备及发光特性

采用水热法,以聚乙二醇2000(PEG2000)为添加剂,成功制备了铕掺杂的磷酸镧纳米颗粒。通过扫描电子显微镜(SEM)观察到所制得的纳米颗粒分散性较好,呈球形放射状结构。用X射线粉末衍射仪(XRD)对其结构进行了表征,实验表明:LaPO4属单斜晶系,独居石结构,700℃煅烧2 h基本晶化完全。研究了不同合成条件、煅烧时间、煅烧温度及不同铕含量对材料发光性质的影响,荧光光谱(FS)数据表明:最佳制备条件是pH等于9的条件下180℃反应14 h;随着煅烧温度的升高,激发峰及各个发射峰的强度都增大,850℃时,煅烧1 h发光强度最大,随着时间的延长发光强度反而减小;随着铕含量的增加,发光强度先增强后减弱,Eu3 的掺加量在4%(摩尔分数)时,纳米粒子的荧光强度最强,更高的掺杂浓度将导致荧光猝灭。     

过渡金属卤化物改性非碳基吸附剂脱汞研究

以6种大比表面积非碳基成分为载体,经过渡金属卤化物改性处理后制成汞吸附剂,并对其不同烟气气氛和温度下的汞吸附性能及汞氧化率进行了研究。CuCl_2改性氧化铝在各种烟气条件下均表现出较好的汞吸附性能。FeCl_3改性沸石的汞脱除率相对略低,但它制作成本较低。这两种非碳基吸附剂在未来有较好的应用前景。改性吸附剂的最适宜反应温度100～200℃。     

非晶SiO_x:C颗粒在空气中经高温煅烧后光学性质的研究

通过高温裂解法制备了非晶SiO_x:C颗粒,该颗粒在空气中经不同温度进行煅烧.利用傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对SiO_x:C颗粒样品的结构、形貌和光学性质进行了研究.结果显示:随着煅烧温度的升高,样品的荧光光谱的峰位发生蓝移;当煅烧温度为500℃时,样品的荧光峰蓝移到417 nm处,且强度最强;而且该颗粒拥有红、绿、蓝三色的荧光效应;但经高温(600℃和800℃)煅烧后,样品的荧光强度大大降低.我们认为这种现象与样品被充分氧化后其中的氧缺陷减少有关.     

高比表面积活性炭对曙红Y染料的吸附

以海南椰树壳为原料通过复合物理活化方法制备出2162.84m2/g的高比表面积活性炭,所得活性炭孔径分布范围为1.1-2.5nm.选择对曙红Y染料进行吸附研究,采用分光光度法考查吸附剂用量、pH值、初始浓度、温度与吸附时间对单组分体系染料的吸附量与脱除效果的影响.结果表明在曙红Y浓度1600g ·m-3、pH为2.02、吸附时间10min、温度318K和吸附剂用量0.05g时脱除率可达99.9％.     

O2/CO2气氛下石灰石煅烧及烧结特性研究

本文研究了在O2/CO2气氛下石灰石的煅烧和烧结特性.结果表明,空气气氛下煅烧所得CaO的孔隙率和比表面积均较O2/CO2气氛下的大,但O2/CO2气氛下煅烧所得CaO具有更大的最可几孔径.石灰石在O2/CO2气氛下1000℃煅烧时的产物具有最大的比孔容积和比表面积,且石灰石煅烧产物CaO的比孔容积和比表面积均随气氛中CO2浓度的增加而下降,在低CO2浓度下下降较为迅速,而在高CO2浓度下下降逐渐趋于平缓.在延长相同烧结时间的情况下,O2/CO2气氛下CaO孔结构受烧结影响的程度要比空气气氛下轻微.