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VOCs在吸附剂上吸附性能的热力学研究
引用本文:岳旭,王胜,高杨,刘旭,李德意,王建成,郝兵元,王树东.VOCs在吸附剂上吸附性能的热力学研究[J].燃料化学学报,2020,48(6):752-760.
作者姓名:岳旭  王胜  高杨  刘旭  李德意  王建成  郝兵元  王树东
作者单位:中国科学院大连化学物理研究所 洁净能源国家实验室,辽宁 大连 116023;太原理工大学 矿业工程学院, 山西 太原 030024;中国科学院大连化学物理研究所 洁净能源国家实验室,辽宁 大连 116023;太原理工大学 煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西 太原 030024;太原理工大学 矿业工程学院, 山西 太原 030024
基金项目:国家重点研发计划(2016YFC0204302),国家自然科学基金(21676267)和中国科学院大连化学物理研究所创新研究基金项目(DICPI201937)资助
摘    要:采用色谱法与热重(TG)法,测量了正己烷、甲苯和乙酸乙酯在活性炭、5A、NaY、13X、ZSM-5 (SiO_2/Al_2O_3=27、300)、Hβ以及M CM-41等吸附剂上不同温度下的吸脱附行为,并基于反相气相色谱法测得的数据,计算了其吸附热力学参数ΔH、ΔS和ΔG,分析了上述VOCs分子与吸附剂之间的作用机制,并借助FT-IR验证了吸附质在分子筛表面的吸附机制。结果表明,上述吸附过程存在物理吸附和化学吸附两种方式,其中,物理吸附的作用力大小与吸附剂的孔径分布和分子直径相关,而化学吸附的作用力大小依赖于分子筛硅铝比和Ca~(2+)、Na~+、H~+等阳离子及吸附质分子的偶极矩,且强的化学吸附使得部分吸附质分子的脱附温度高于200℃。

关 键 词:脱附温度  VOCs  反相气相色谱法  吸附热力学
收稿时间:2020-01-13

Thermodynamics analysis on the adsorption behaviors of VOCs on various adsorbents
YUE Xu,WANG Sheng,GAO Yang,LIU Xu,LI De-yi,WANG Jian-cheng,HAO Bing-yuan,WANG Shu-dong.Thermodynamics analysis on the adsorption behaviors of VOCs on various adsorbents[J].Journal of Fuel Chemistry and Technology,2020,48(6):752-760.
Authors:YUE Xu  WANG Sheng  GAO Yang  LIU Xu  LI De-yi  WANG Jian-cheng  HAO Bing-yuan  WANG Shu-dong
Abstract:The adsorption and desorption behaviors of n-hexane, toluene and ethyl acetate on activated carbon, 5A, NaY, 13X, ZSM-5 (SiO2/Al2O3=27, 300), Hβ and MCM-41 at different temperatures were investigated by chromatography method and thermogravimetry (TG).And the adsorption thermodynamic parameters (ΔH, ΔS and ΔG) were calculated based on the results obtained by inverse gas chromatography, by which, the interactions between adsorbent and VOC molecules were elucidated. In addition, the adsorption mechanisms of VOC molecules on molecular sieves were confirmed based on FT-IR results. There are two modes of spontaneous adsorption involving physical and chemical adsorptions. The physical adsorption strength is dependent on the pore size distribution of the adsorbent and the molecular diameter of the adsorbate, while the chemical adsorption strength is associated with the Si/Al ratio of the molecular sieve, the cations of Ca2+, Na+, H+, and the dipole moment of the adsorbate molecules. Meanwhile, the presence of strong chemical adsorption makes desorption temperature up to 200℃.
Keywords:desorption temperature  VOCs  inverse gas chromatography  adsorption thermodynamics  
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