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。     

固化块状活性炭--甲醇的吸附性能实验分析

为提高固体吸附式制冷系统中吸附床的有效传热,本文提出了一种具有较高导热系数和较快吸附速度的固化块状活性炭,并对其物性和吸附性能进行实验研究.针对采用不同材料配比的块状活性炭,测试了活性炭-甲醇在吸附温度35℃,蒸发温度3～5℃条件下的吸附性能曲线,对比分析了粘结剂比例、固化密度及不同的床换热条件对吸附性能的影响,并由此给出了块状活性炭作吸附剂时的合适的粘结剂比例、固化密度、吸附制冷循环中的循环吸附量和循环时间.     

吸附剂吸附特性的实验研究

实验研究了变压吸附系统中不同吸附剂的吸附特性,分析了不同因素对各种吸附剂吸附性能的影响,包括吸附温度、吸附压力和时间。研究发现不同吸附剂的吸附效率在不同的时间段显现出相反情况,提出了吸附剂的选择与运用需要考虑切换时间这一观点。最后得出了本试验装置的最佳压力与温度的变化范围(0.2MPa-0.25MPa,20℃-30℃)。     

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。     

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。     

煤层中封存CO2的流-固-热耦合数值模拟研究

为了研究CO_2煤层封存过程中注气量和煤层渗透率的变化规律,分析不同煤层特征参数对注气效率的影响,利用岩石力学、渗流力学、传热学相关理论,基于煤体双重孔隙结构特征,建立CO_2煤层封存的流-固-热耦合模型,进行CO_2煤层封存数值模拟。结果表明:CO_2注入煤层的速率遵循着"初始阶段迅速减小,随后基本稳定"的规律,注入速率的大小与煤层初始压力、初始温度成反比,与初始渗透率成正比;在煤层注入CO_2的过程中,由于气体压力升高、温度降低引起的收缩应变大于吸附应变,在注气压力增高区内煤体基质系统和裂隙系统的渗透率不断增大,且裂隙渗透率受注气影响更明显。     

官能团及修饰位点对金属有机骨架化合物(MOFs)CO_2/CH_4分离性能的影响:蒙特卡洛模拟研究（英文）

本文采用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟,研究金属有机骨架中官能团修饰的种类及位点对垃圾填埋气(CO_2/CH_4)吸附分离性能的影响.选用六种不同有机配体,分别组成六种铜基pcu构型MOFs,并采用三种官能团(-F、-NH_2、-CH_3)对其有机配体上距金属团簇不同距离的位点进行修饰,获得36种MOFs结构,并对它们在低压真空变压吸附(VSA)和高压变压吸附(PSA)的CO_2/CH_4分离性能进行模拟.结果表明,在低压下,未修饰MOFs的CO_2吸附量呈现出随孔径增大而减小的趋势.二种官能团中,-NH2修饰的MOFs因其强库伦相互作用而具有最优的CO_2吸附性能,其次,具有强范德华相互作用的MOF-CH_3,而-F具有吸电子效应,且其作为单原子官能团的弱范德华相互作用使得它的CO_2吸附性能略逊于未修饰MOFs.此外,将官能团修饰于距金属团簇较远的位点(位点b)时,所造成的影响比修饰于近位点(位点a)更明显.     

不同构型石墨炔储氢性能的分子动力学比较研究

相关研究表明石墨炔是一种潜在的吸附储氢材料，然而石墨炔有不同的构型，不同构型石墨炔的储氢性能差异及原因尚未明晰。本研究基于分子动力学模拟，对α-GY、β-GY、γ-GY及GDY四种典型构型的石墨炔的吸氢性能进行了对比研究，分析了压力和温度对吸氢性能的影响，并剖析了吸氢性能差异的本质。研究发现β-GY和GDY两种构型的石墨炔吸氢性能在高压下优于其他两种构型，较低的温度有利于提高吸氢能力，而在较高压下提高压力对吸氢能力的影响不大；与石墨烯所要求高压相比，石墨炔在较低的压力下就可以实现高密度的氢气储存，例如α-GY在100 K的温度和0.5 MPa的压力下就可获得ω(H₂)=15.28的储氢密度，因此石墨炔有望成为一种性能更佳的吸附储氢材料。     

高比表面积MgO颗粒制备及其CO_2吸附性能研究

以羧甲基纤维素钠(CMC)为黏结剂制备了具有高比表面积和较好机械强度的柱状MgO颗粒吸附剂。研究了煅烧温度、CMC质量分数对成型MgO颗粒的孔结构分形特性,CO_2吸附量回收率以及机械强度的影响。结果表明,煅烧温度为500℃、CMC添加量为20%的MgO颗粒具有较高的比表面积,其在50℃,常压下的CO_2吸附量回收率和机械强度分别达到78.66%和0.39 MPa。FHH分形模型可以很好地定量分析成型颗粒的孔道结构特征,分形维数越小,颗粒孔道结构越规则有序,吸附剂的吸附效率越高。MgO颗粒的分形维数与其平均孔径和比表面积分别呈现一定的负相关和正相关关系,而与孔体积没有直接关系。5次循环后MgO颗粒的吸附量仅减少了3.6%,因此该MgO颗粒适合用于CO_2气体的捕集。     

低温吸附泵用椰壳活性炭的性能测试

活性炭的比表面积、孔径及分布是影响液氦低温吸附泵抽氢、氦性能的关键因素。为了确定制作液氦低温吸附泵的吸附剂,选取了C1、C2、C3、C4四种椰壳活性炭,用比表面积及孔径分析仪测定了其等温吸附性能,并对实验数据进行了针对性分析,获得了各活性炭的比表面积、微孔比表面积份额、不同孔径所对应的孔容等性能数据。结果表明,四种活性炭中C2最适于做为抽氢、氦的液氦低温吸附泵的吸附剂。     

H_2O对沸石咪唑酯骨架材料CO_2捕获性能的影响研究

沸石咪唑酯骨架(ZIFs)材料是一种新型的温室气体CO_2吸附材料。本文采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟的方法研究了H_2O对ZIF-8及ZIF-90的CO_2吸附性能和CO_2/N_2分离性能的影响。研究结果表明,ZIF-90的CO_2吸附及CO_2/N_2分离性能要强于ZIF-8。在ZIF-8中,H_2O的存在对该材料的CO_2吸附性能和CO_2/N_2选择性分离性能几乎没有影响。H_2O对CO_2在ZIF-90中的吸附具有协同吸附作用,H_2O的存在对材料吸附CO_2及分离CO_2/N_2具有明显的促进作用。     

二维固定床双组分气体吸附的流动传热传质的数值模拟

本文建立固定床吸附过程中流动传热和传质模型,二氧化碳占20%的二氧化碳氮气双组分气体在吸附剂沸石13X上吸附过程进行了数值模拟,并对结果进行了分析.结果表明吸附过程中的温度变化是显著的,对吸附过程的传质影响巨大.通过改变吸附颗粒的大小和传热性能及改变流动过程,从而改变传热过程对吸附分离的影响是显著的.     

气体临界温度以上吸附平衡的预测研究

采用容积法测定了CH4和N2 在微孔活性炭K0 2上的吸附平衡数据 ,温度为 2 73～ 333K ,压力为 0～12MPa .提出了一个可以从单一气体吸附等温线预测其它条件下吸附平衡的理论模型 .该模型考虑了临界温度以上吸附相密度和饱和吸附量与温度的关系 ,并采用孔径分布来表征吸附剂表面吸附势场的不均一性 ,局部方程使用Langmuir描述 .利用此模型预测了CH4和N2 在K0 2活性炭上的吸附平衡 ,在所研究的温度、压力范围内的整体预测偏差不超过 3% .另外 ,对文献中不同实验条件下气体临界温度以上的吸附平衡进行了研究 ,在较宽的范围内也取得了很好的预测结果     

氯化钙复合吸附剂优化制备及抗衰减研究

为保证金属氯化物吸附剂长期使用性能的稳定性,同时减缓因与氨气反应出现膨胀结块而导致的吸附性能的衰减,本文以氯化钙、膨胀石墨和木屑为原料,基于控制容积法测定吸附量,并通过正交实验的方法分析了浸溃用氯化钙溶液浓度、木屑与石墨质量比、炭化活化时间和炭化活化温度因素对复合吸附剂循环吸附量的影响。实验结果表明:配制氯化钙复合吸附剂最佳水平为浸渍的ω(CaCl_2)为0.2,木屑膨胀石墨质量比为4:1,炭化活化温度为500℃,活化时间为1.75 h。     

甲烷在不同分子筛中吸附的理论对比研究

使用巨正则蒙特卡罗方法研究了CH₄分子在MOR和MFI分子筛中的物理吸附行为, 主要对比研究了这两种分子筛对CH₄分子在不同温度和压强下的物理吸附量、等量吸附热、 分子筛和CH₄以及CH₄和CH₄分子之间的相互作用能等物理量. 研究结果表明:在所有的温度和压力下, MOR分子筛对CH₄分子的吸附性能均优于相应的MFI分子筛, 这表明它是一种比MFI吸附性能更优异的吸附剂材料.从CH₄在这两种分子筛中的等量吸附热随吸附量的变化关系,分子筛和CH₄以及CH₄和CH₄之间的相互作用能分布曲线等角度出发分析了二者有不同吸附行为的原因.     

离子液体-MEA混合工质平板降膜吸收CO_2

设计了CO_2降膜吸收反应器,对比了四种工质20%MEA、20%IL、5%IL+15%MEA、10%IL+10%MEA吸收CO_2性能。结果表明:工质5%[N_(1111)][Gly]+15%MEA每摩尔胺吸收的CO_2量最大,且其CO_2吸收能力被完全利用程度高达89.0%。选取5%[N_(1111)][Gly]+15%MEA为吸收剂,考察了液体流量,液体温度,气体流量,气体进口CO_2浓度对5%[N1111][Gly]+15%MEA吸收剂降膜吸收性能的影响.结果表明:吸收速率随液体流量先增加之后下降,随液体温度、气体流量及气体进口CO_2浓度的增加而增加.     

定容式吸附性能测量的实验研究

本文提出了一种定容式吸附(或解吸)性能测量装置,通过试验研究,证明其不仅可行,而且测量精度高于常用的容积法(液位法)吸附性能测试系统,而且吸附剂试样充装量少,适用于广泛的压力测量范围。利用本文的测量装置,还首次进行了部分活性炭与氯化钙混合吸附剂与氨的吸附性能测试,数据有助于为吸附制冷寻找新的高效吸附剂提供参考。     

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℃。     

吸附式制冷的动态特性分析

以非平衡吸附模型为基础,计算了加热流体温度变化时,系统的性能系数COP以及单位质量吸附剂制冷功率SCP随时间的变化,结果表明加热流体温度变化对系统COP和SCP值有很大影响,并且影响相对滞后于加热流体温度的变化.计算结果也表明对于两吸附床的吸附式制冷系统,在稳定运行时,由于吸附床温度、吸附量不断变化、循环周期较长及封闭期影响,其瞬时性能也是不稳定的,如果采用三床交替循环,则可有效改善其瞬时性能的稳定性.     

固体吸附条件下闪蒸实验特性

基于闪蒸理论,设计了一套吸附作用下真空制冰的实验装置。在不同的闪蒸压力下(270Pa、420Pa、820Pa),对有无吸附作用的真空闪蒸实验特性做了对比;通过改变吸附剂(沸石分子筛)的质量和载冷介质温度,探究最佳吸附条件。实验结果表明:与无吸附作用相比,有吸附剂时,温度和压力升高速度小,冰水混合状态持续时间长,有结晶现象发生时,压力曲线出现上升突变现象及平台区;初始压力越高,压力变化曲线的平台越明显,吸附效果越好;吸附率与吸附剂质量有关;随载冷温度下降,吸附效果下降,载冷温度过低不利于吸附。