环保型吸附制冷工质对及其制冷性能

选取13X分子筛、凹凸棒土和氯化锶等为主要吸附材料，制备了一系列有着优良吸附性能的复合吸附剂(M4-0132、M1-9906、M1-0001和M2-0003)。测定了水、乙醇在自制复合吸附剂上的吸附等温线。根据吸附等温线拟合参数对水、乙醇与自制复合吸附剂组成的吸附工质对的特征吸附功计算表明：复合吸附剂-水吸附工质对的特征吸附功约为13X分子筛-水的12％-29％；复合吸附剂-乙醇吸附工质对的特征吸附功约为活性炭-乙醇的10％-20％。采用吸附制冷体系(液体-气体-吸附剂)的稳态平衡方程，对水和乙醇与复合吸附剂组成的吸附工质对适合的制冷场合分析表明：M4-0132-水和M1-0001-水工质对可用于大循环量的制冷体系，例如空调系统的场合：M1-9906-乙醇和M2-0003-乙醇工质对可用于低温制冷体系，例如制冰和冷冻系统的场合。M1-9906-水工质对的吸附制冷量是13X-水的2．0～2．5倍；在60～120℃再生条件下，M4-0132-水工质对的吸附制冷量为441～924kJ．kg^-1。40～100℃再生条件下，M1-0001-乙醇工质对的吸附制冷量315～909kJ.kg^-1，是活性炭-乙醇的2.2～5.9倍。     

吸附制冷用复合吸附剂的制备

用静态法测定主要吸附材料和自制复合吸附剂对水的吸附量,用TG DTA法对主要吸附材料的热稳定性和自制吸附剂对水的脱附峰端温度进行分析。对吸附剂原料复合比例、焙烧温度和扩孔剂种类等制备条件进行了实验研究。结果表明:自制复合吸附剂比单一吸附材料对水有着更大的吸附能力;DTA分析的脱水的峰端温度明显低于单一吸附材料;采用较高的焙烧温度和分段焙烧方法,可明显改善复合吸附剂的吸附性能及强度;对于用不同的吸附材料复合的吸附剂,需加入不同的扩孔剂,方可增加孔容和孔径,改善其吸附性能;自制复合吸附剂对水的吸附量显著高于13x和硅胶等传统吸附剂。其中,M1 9906和M1 9907复合吸附剂对水的吸附量大约是13x和硅胶的2～3倍。     

吸附制冷用复合吸附剂导热性能强化

采用混装和添加导热材料强化吸附剂的传热,在高真空重量装置上测定了复合吸附剂的吸附等温线;对吸附剂的吸附和脱附性能进行了差热分析;在吸附制冷循环模拟实验装置上评价了吸附剂传热性能。结果表明:添加导热材料制备的吸附剂导热性能得到了明显改善,吸附床层传热温差降低了23%～30%;复合吸附剂等温线形状没有发生改变,吸附质量分数有所下降;单位质量吸附剂的制冷量提高7.5%～12.5%;混装铁屑的吸附剂制冷量比其单独使用时高24%。     

微孔容积填充吸附理论的研究

根据微孔容积填充理论(TVFM)对蒸气在吸附剂微孔中的吸附,提出了1个新的吸附等温线方程,建立了该方程中的各参数对吸附剂的微孔结构特征和吸附特性较独立的表征关系。通过几种有机蒸气在几种商用活性炭上的实测吸附等温线,对方程进行了验证,结果令人满意。     

硅藻土-沸石复合吸附剂对水中磷的吸附性能研究

本文利用硅藻土和沸石为主要原料制备硅藻土-沸石复合吸附剂,采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线衍射(XRD)、SEM对其进行表征,研究了静态吸附过程中的复合吸附剂对溶液中磷的吸附动力学行为和吸附等温线.结果表明,硅藻土与沸石在复合过程中基本上完全参与了化学反应,可以增加复合吸附剂的活性;复合吸附剂对磷的吸附动力学特征更符合准二级反应动力学方程;等温吸附特征与Langmuir方程拟合较好.     

三维KIT-6分子筛对乙烯乙烷吸附分离的研究

采用水热法合成三维KIT-6分子筛,以KIT-6为载体,采用等体积浸渍法负载Ag NO3制备乙烯/乙烷分离的π络合吸附剂,通过氮气吸附脱附、X射线衍射和X射线能谱分析对吸附剂进行表征,采用自制设备测定了π络合吸附剂的乙烯乙烷吸附等温线和乙烯吸附动力学曲线,相应的乙烯乙烷吸附热用克劳修斯-克拉伯龙方程求得。结果表明,Ag NO3最佳负载量为29%,在303.15 K、0.6 MPa下,络合吸附剂的乙烯吸附量高达47 m L/g,分离系数为3.3,乙烯吸附热值显示乙烯与吸附剂的作用是介于物理吸附和化学吸附之间的π络合吸附,乙烯在络合吸附剂上传质较快,具有一定的应用前景。     

凹凸棒复合吸附剂对苯酚的吸附研究

通过静态实验,研究了凹凸棒复合吸附剂对苯酚的吸附性能和影响吸附效果的相关因素.实验结果表明,凹凸棒复合吸附剂对苯酚的吸附过程遵循准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir方程,温度和pH变化对吸附行为没有显著影响,吸附为放热的物理吸附过程.吸附剂再生后可以反复使用.     

1,2-二氯苯在吸附剂N上的吸附热力学和动力学

通过静态吸附实验,研究了1,2-二氯苯在吸附剂N上的吸附热力学和动力学。研究结果表明,1,2-二氯苯在吸附剂N上的吸附等温线属于典型的S型吸附等温线,可用Freundlich吸附等温方程进行描述,吸附可自发进行,且为放热过程,属于物理吸附;1,2-二氯苯在吸附剂N上的吸附动力学可用拟二级动力学方程较好地描述,吸附温度越高,吸附速率常数和初始吸附速率越大。该研究可为石脑油中有机氯化物的吸附脱除提供指导。     

磁性伊利石复合材料的制备及其对Co(Ⅱ)吸附性能的影响

采用化学共沉淀法制备了磁性伊利石复合材料,并对其吸附性能进行研究。首先利用红外光谱（FTIR）、场发射扫描电镜（SEM）和振动样品磁强计（VSM）对磁性伊利石进行表征,然后研究了吸附剂浓度、吸附时间、pH值和温度对Co(Ⅱ)在磁性伊利石上吸附的影响,并采用Lagrange准二级动力学方程、Langmuir等温线方程及Freundlich等温线方程对实验数据进行拟合。结果表明：Fe3O4纳米粒子成功地复合在了伊利石表面;pH值和温度对Co(Ⅱ)在伊利石上的吸附影响较大;Co(Ⅱ)在磁性伊利石上的吸附符合Lagrange准二级动力学方程;热力学符合Langmuir等温线方程,并且高温利于吸附。     

氮气和氧气在碳分子筛上的吸附相平衡研究

用双柱定容容量法测定了氮气和氧气在碳分子筛上温度分别为25、30、35、40及45℃时的吸附等温线,平衡压力最高达到1 Mp,等温线用Langmuir方程拟合能得到良好的实验结果,并求出了氮气和氧气在这两种吸附剂上的吸附热。     

吸附制冷用复合吸附剂的吸附性能

固体吸附式制冷因具有环保和节能两大优势,成为国内外竞相开发的热点,尤其是将其用于新型空调系统和太阳能应用产品方面的开发研究备受关注．但从实用化研究成果来看,还远不满足工业化条件,其主要原因之一是受吸附制冷工质对（吸附剂-制冷剂）的性能制约．目前,国内外关于吸附制冷工质对的研究报道比较多,所采用的吸附（工）质仍然以水、甲醇、乙醇和氨为主,对于吸附剂的研究进展比较快,已从当初单一组分吸附剂的选用发展到目前多组分、复合吸附剂的研制．研制性能优良的吸附剂被认为是推动固体吸附式制冷工业化的关键之一．     

制冷用复合吸附剂的制备和性能研究

以13x分子筛和氯化锶为主要原料,采用浸泡、压块和焙烧3种方法制备用于吸附制冷的复合吸附剂;用静态法测定自制复合吸附剂的水吸附量,焙烧法制得的复合吸附剂最高吸附量达57.6%,大大高于13x的水吸附量;通过正交实验优化自制复合吸附剂的原料配比。在吸附制冷模拟实验装置上评价复合吸附剂的制冷性能,测得COP值和SCP值最高为0.27和0.079w/g。综合实验结果,焙烧法制得的复合吸附剂优于其他两种方法。     

石墨烯-13X/LiCl复合吸附剂开式吸附-解吸性能

利用不同质量分数的石墨烯（MLG）与13X/LiCl合成新型复合吸附剂。通过扫描电镜（SEM）和N₂吸附表征复合吸附剂的微观形貌和孔隙特性,测试了复合吸附剂开式环境下的水蒸气吸附及解吸性能,并探究复合吸附剂中石墨烯质量分数对吸附解吸性能的影响。通过80%相对湿度（RH）的高湿工况进一步筛选出盐的质量分数为18.4%的13X/LiCl为最佳盐含量的吸附剂（MZ）作为合成复合吸附剂的基质。实验结果表明：石墨烯增加了复合吸附剂的结构性参数（比表面积,孔体积及孔径）,其中比表面积由未添加石墨烯的MZ [(262±3)g/m²],最大可提升至12G-MZ [(304±4)g/m²];复合吸附剂表现出优异的水蒸气吸附性能,所有复合吸附剂的相对吸附量均高于MZ（0.554g/g）,3G-MZ吸附性能最佳,水蒸气吸附量高达0.587g/g,是13X的2.7倍;除12G-MZ外,随着吸附剂中石墨烯质量分数的增加,水蒸气解吸率随之增加,其中9G-MZ的解吸率接近90%,较MZ（81.8%）提升了9.7%。该研究可为复合吸附剂应用于吸附空气取水提供基础研究数据。     

超临界条件下苯酚在活性炭和聚合物吸附剂上吸附等温线的测定

A method named as “volume-expanding and pressure-reducing adsorption“ is proposed. It can be used to measure the isotherms under supercritical condition. The adsorption isotherms of phenol on activated carbons and polymeric adsorbents are estimated and compared respectively for the systems of “phenol-activated carbon-supercritical fluid CO2“ and “phenol-polymeric adsorbent-supercritical fluid CO2“. The results show that the amount of phenol adsorbed on the activated carbons and the polymeric adsorbents under the supercritical condition is much less than that under the general condition, which can be utilized to develop a technology regenerating the activated carbon with supercritical fluid. Moreover, the effects of ethyl alcohol, used as the third component, on the isotherms of phenol on the activated carbons and polymeric adsorbents under the supercritical condition are also investigated.     

Bleaching rapeseed and soybean oils with synthetic adsorbents and attapulgites

Efficiencies of synthetic adsorbents and attapulgites in bleaching alkali-refined rapeseed and soybean oils ranged from 13–53% and 93–97%, respectively. The Freundlich equation was more applicable than the Langmuir equation to the experimental adsorption isotherms of β-carotene on attapulgites. Bleaching with attapulgites reduced tocopherols by 12.5–29.5% in rapeseed oil and by 18.9–44.8% in soybean oil. Cosmetic-grade attapulgite was superior to the others in bleaching efficiency, equilibrium amount adsorbed and removal of free fatty acids.     

HDX-8树脂吸附咖啡因的研究

研究了HDX-8树脂对咖啡因的吸附性能。结果表明,柱长8 cm,内径1.0 cm,内装2.5 g HDX-8树脂的吸附柱,静态条件下,在pH 2~7盐酸介质中,对咖啡因具有良好的吸附性能,最大静态吸附量为17.5 mg咖啡因/g树脂。等温吸附符合Freund lich方程式,相关系数在0.99以上;当咖啡因平衡浓度≥3.1μg/mL(起始浓度≥40μg/mL)时,吸附还符合Langmu ir等温式。负载柱可用40%乙醇完全洗脱。     

乙醇在MIL-101上的吸附相平衡及其吸附机理

主要研究了MIL-101材料对乙醇的吸附性能和吸附机理。采用水热合成法制备了MIL-101(Cr),并分别应用N₂静态吸附、X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)等分析手段对MIL-101晶形结构、孔隙结构参数进行分析表征。应用静态吸附法测定乙醇和水蒸气在不同温度下的吸附等温线,并讨论乙醇吸附在MIL-101(Cr) 4种吸附位的机理,根据吸附等温线估算出乙醇和水蒸气在MIL-101上的等量吸附热,并测试了乙醇在MIL-101上的吸附循环性能。研究表明,在298 K下,MIL-101的乙醇吸附容量为20.3 mmol·g^-1,远高于传统吸附材料。在低压下MIL-101对乙醇的吸附量高于水蒸气的吸附量,这是由于乙醇的偶极矩和分子动力学直径均比水大,使得乙醇分子在孔道中受到更大吸附力场作用;在低吸附量范围,乙醇在MIL-101上的等量吸附热要高于水蒸气的等量吸附热。在较高吸附压力条件下,主要发生多层吸附或孔填充,受吸附剂的孔容限制效应,尺寸越大的分子被吸附的物质的量会越少,由于乙醇的动力学直径(0.45 nm)大于水分子的动力学直径(0.268 nm),所以在较高吸附压力下乙醇在MIL-101上吸附量要小于水蒸气的吸附量。多次吸附脱附等温线测试显示MIL-101具有良好的乙醇吸附循环性能。     

Statistical condensation adsorption isotherms of gas molecules adsorbed on porous adsorbents, surface monolayer adsorption isotherms and hysteresis phenomena

Condensation adsorption isotherms of type IV (or V) according to BDDT classification on porous adsorbents composed of one or two groups of adsorption sites are derived statistically. When Β_c1 (or Β_c2) is less than unity, the isotherm becomes type IV, and when it is greater than unity, the isotherm becomes type V. It is understood that the negative sign(-) of the additional adsorption energy, q, in the nth layer in deriving those theoretical isotherms plays a decisive role on the horizontally flat approach to the axis of the isotherm near the saturation vapor pressure. The values of the surface area can be calculated easily. The pore radii of all the adsorbents which we have obtained by using the derived isotherms with respect to the appropriately selected experimental data agree with those obtained by using the Kelvin equation. Many surface mono-layer adsorption isotherms are obtained in the process of deriving the various adsorption isotherms. From them we can learn that the surface sites are not adsorbed completely even near the saturated vapor pressure, and we can find the range of error by comparing them with v_ms of the BET equation. We could mention through judging the results of a great deal of the experimental isotherm data of types IV and V that “the cause of hysteresis phenomena of the condensation adsorption-desorption of gases is originated from the deviation from the thermodynamically reversible adsorption-desorption process in the condensation adsorption-desorption of gases”.     

甲烷、乙烷、丙烷和丁烷在中孔活性炭上的吸附平衡

以活性炭AC1为吸附剂,在体积法实验装置上分别测定了其对甲烷、乙烷、丙烷和丁烷4种气体的吸附等温线,吸附温度分别为283、293、303和313 K。利用77 K吸附氮气数据表征AC1,得到其比表面积为956 m²·g^-1,孔体积为1.36 mL·g^-1,孔径分布在1~5 nm,中孔的比例达到了61%。AC1对4种气体的吸附等温线均为I型等温线,分别采用Langmuir方程和Langmuir-Freundlich方程(简称L-F方程)对吸附平衡数据进行拟合,结果表明,L-F方程具有更好的拟合效果,为后序的多组分吸附平衡研究提供了基础数据。AC1对乙烷/丙烷的吸附平衡选择性系数在1.7~2.5,吸附选择性随吸附压力的增大而减小,吸附温度对吸附选择性无明显影响。