油气/水蒸气在TMCS改性MIL-101(Cr)上的吸附性能研究

采用三甲基氯硅烷(TMCS)对MIL-101(Cr)进行表面改性处理以改变材料的疏水亲油性能,经XRD、FT-IR、N2吸附和脱附、表面羟基滴定等表征证明TMCS分子通过与MIL-101(Cr)表面羟基缩合进入骨架。采用C5~C7正构烷烃模拟油气组份,测试了MIL-101(Cr)和TMCS-MIL-101(Cr)的油气和水蒸气的静态吸附性能,并考察了相对湿度对油气动态吸附性能的影响。结果表明,25℃下C5~C7正构烷烃以及水蒸气在TMCS-MIL-101(Cr)上静态吸附量分别为0.433、0.510、0.464和0.233 g?g?1,与MIL-101(Cr)相比TMCS-MIL-101(Cr)的C5~C7正构烷烃静态吸附量较高,水蒸气静态吸附量较低;根据穿透曲线计算,在相对湿度97%时TMCS-MIL-101(Cr)对C5~C7正构烷烃的动态吸附量为相对湿度0%时的80%以上。改性后材料的油气静态吸附性能提升明显,且水蒸气对TMCS-MIL-101(Cr)油气吸附影响较小。     

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。     

MIL-101(Cr)开式吸附性能实验

采用水热合成法制备水热稳定金属有机骨架MIL-101(Cr),基于太阳能吸附式空气取水选取不同的实验工况,将MIL-101(Cr)、细孔硅胶作为研究对象,相对湿度控制在50%、温度范围5～45℃条件下,测试并对比了MIL-101(Cr)与细孔硅胶的吸附性能。实验表明,35℃、50%RH条件下,吸附过程进行1000min,MIL-101(Cr)水吸附量为22.05g/100g,其吸附量相比细孔硅胶提高93%左右;当系统平衡时,MIL-101(Cr)有效平均吸附速率相比细孔硅胶提高120%左右。此外,在相对湿度（RH）50%、温度范围5～45℃条件下,MIL-101(Cr)的平衡吸附量在11.40～23.47g/100g之间。在所控温度下,MIL-101(Cr)在25℃时平衡吸附量最大,在5℃时平衡吸附量最小,25℃时MIL-101(Cr)的平衡吸附量相比5℃时提高106%左右。该实验可以为四季工况不同温度下MIL-101(Cr)用于太阳能吸附式空气取水提供基础数据。     

乙二胺改性金属有机骨架材料MIL-101(Cr)常压下吸附CO2

采用溶剂热法将乙二胺接枝到金属有机骨架材料MIL-101(Cr)上,用于常压下CO2的吸附,研究了乙二胺接枝量及温度对材料结构、形貌和CO2吸附性能的影响. 结果表明,乙二胺改性的MIL-101材料在常温常压下对CO2的吸附量可达2.43 mmol/g,比改性前提高14.6%,CO2/N2的吸附分离系数从11提高至17,比改性前提高55.6%. 改性后材料经80℃真空加热可完全脱附再生,具有很好的再生稳定性.     

乙二胺改性金属有机骨架材料MIL-101(Cr)常压下吸附CO

采用溶剂热法将乙二胺接枝到金属有机骨架材料MIL-101(Cr)上,用于常压下CO_2的吸附,研究了乙二胺接枝量及温度对材料结构、形貌和CO_2吸附性能的影响.结果表明,乙二胺改性的MIL-101材料在常温常压下对CO_2的吸附量可达2.43 mmol/g,比改性前提高14.6%,CO_2/N_2的吸附分离系数从11提高至17,比改性前提高55.6%.改性后材料经80℃真空加热可完全脱附再生,具有很好的再生稳定性.     

Fe_3O_4@PDA@MIL-101(Cr)的制备及其对四环素的吸附研究

为测定Fe_3O_4@PDA@MIL-101(Cr)对废水中四环素的吸附能力,本实验使用盐酸多巴胺、无水乙酸钠、三氯化铁、乙二醇等试剂采用水热法制备Fe_3O_4@PDA@MIL-101(Cr)。并测定其对四环素的吸附性能,实验结果表明,吸附的最佳条件为振荡时间12 min,材料投放量5 mg,四环素溶液浓度20 mg/L,p H值为6。最大饱和吸附量为20.89 mg/g。实验结果表明,Fe_3O_4@PDA@MIL-101(Cr)对四环素的吸附能力令人满意。     

乙酸为矿化剂制备MIL-101(Cr)及其CO2吸附研究

以氢氟酸为矿化剂制备金属有机骨架MIL-101(Cr)存在过程繁复、危险系数高的问题。文中改用乙酸为矿化剂,使用X射线衍射、热重分析、扫描电镜、氮气吸附-脱附等表征手段研究了材料的物理结构和形态,并采用固定床评价装置测试比较了样品对CO_2的吸附能力。结果表明:当以1.66 g对苯二甲酸和4 g九水硝酸铬为原料并加入18 mL乙酸时制备的MIL-101(Cr)在25℃,0.1 MPa对CO_2的饱和吸附量达到了130.36 mg/g,是传统制备方法的2.5倍,该结果说明采用适量乙酸为矿化剂同样可以制备出对CO_2吸附性能较好的MIL-101(Cr);并在低于1 MPa的不同吸附压力下,随着吸附压力的升高,MIL-101(Cr)和MIL-101(Cr)-A-18的2种材料对CO_2的吸附饱和时间逐渐延长,饱和吸附量增加,说明了高压有利于2种材料对CO_2的吸附。     

尿素脱蜡工艺现状及其发展前景

尿素脱蜡工艺,在制取高纯度的C_(15)~C_(40)正构烷烃,以及低倾点的中间馏份油,如低凝燃料油或特种润滑油等产品方面,有与溶剂脱蜡,分子筛脱蜡等工艺方法不可比拟的优点〔1、2〕.     

改性花生壳吸附去除水中Cr(Ⅵ)的性能研究

采用三乙烯四胺对花生壳颗粒进行改性制备吸附剂,以投加量、粒径、接触时间、Cr(Ⅵ)初始浓度、温度和溶液初始pH值为影响因素,通过静态实验,研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。得到最佳吸附条件为吸附剂投加量1.0～1.6g/L,接触时间150min,初始浓度100mg/L,去除率可达99.36%,饱和吸附量达100.95mg/g。分析认为,主要的吸附机理可能是Cr2O27-与改性花生壳吸附点位上的功能基团之间的离子交换,伴随着静电吸附及氧化还原过程。     

轻石脑油中C_6烷烃在5A分子筛上的吸附/脱附等温线研究

测定了轻石脑油中正、异构C6烷烃在5A-1分子筛上的低温(25～80℃)及高温(150～300℃)吸附/脱附等温线,分析了吸附温度、吸附压力、脱附压力对5A-1分子筛吸附/脱附性能的影响。结果表明:正己烷在5A-1分子筛上低温(25～80℃)及高温(150～300℃)下的吸附等温线均为I型吸附等温线,且随着吸附温度的升高,等温线优惠程度逐渐降低。吸附温度25℃、平衡压力7.5kPa时,异构C6烷烃在5A-1分子筛上的吸附量较小,对正己烷平衡吸附量影响不大。对于轻石脑油中的C_6烷烃来说,较适宜的吸附温度优选200～250℃,在该温度范围内,正己烷平衡吸附量为5.68～9.03g/(100g);脱附压力为1.4 kPa时,正己烷脱附量为0.69～2.35g/(100g),能够满足变压吸附的操作要求。     

氨气改性的NH_3@MIL-53(Cr)吸附CO_2和CH_4的性能

采取水热法成功合成MIL-53(Cr)晶体,分别应用0.1、1、3 mol·L?1的氨气对MIL-53(Cr)进行改性,制得系列的NH3@MIL-53(Cr)-1#,NH3@MIL-53(Cr)-2#,NH3@MIL-53(Cr)-3#。实验结果表明:与原始的MIL-53(Cr)晶体相比,尽管制得NH3@MIL-53(Cr)系列材料的比表面积依次减少,但其单位比表面积的CO2吸附容量大小依次为:NH3@MIL-53(Cr)-3#NH3@MIL-53(Cr)-2#NH3@MIL-53(Cr)-1#。表明氨气改性会使得材料表面的碱性增强,从而增强了其对酸性气体CO2的吸附。此外,改性后的NH3@MIL-53(Cr)对水蒸气的吸附量明显减少,表明其憎水性能得到改善。较高浓度氨气改性会导致材料的比表面积大幅下降,会引起单位质量吸附剂的吸附容量下降。用1 mol·L?1浓度的氨气改性得到的NH3@MIL-53(Cr)-2#,不仅对CO2的吸附容量最大,而且对CH4的吸附容量明显下降,这将有助于进一步提高改性材料NH3@MIL-53(Cr)-2#对CO2/CH4的吸附选择性。     

十六烷基三甲基溴化铵改性沸石对水中Cr(Ⅵ)的吸附去除率

以十六烷基三甲基溴化铵改性沸石为吸附材料,采用搅拌吸附方法研究了其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附去除效果,并利用X射线衍射和红外光谱分析了其吸附特征。结果表明:在改性沸石粒度(-0.25+0.15)mm、用量30g/L、溶液初始pH=6,在25℃搅拌吸附30min,水中Cr(Ⅳ)的吸附云除率达到91%以上。改性沸石对水中Cr(Ⅵ)的吸附可用Langmuir吸附等温线描述,每100g改性沸石对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量为26.53 mg。     

多级孔道5A分子筛的合成及其对正构烷烃的吸附性能研究

为了提高5A分子筛对正构烷烃吸附分离的速率,以二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵(TPOAC)为软模板剂,采用水热合成方法合成出具有微孔和介孔结构的多级孔道5A分子筛。结果表明,合成的分子筛以0.5 nm左右的微孔为主,介孔孔道集中在7~13 nm。通过改变模板剂用量可以调控合成分子筛的介孔数量。合成的多级孔道5A分子筛在保持对正构烷烃具有较高平衡吸附量的同时,显著提高正构烷烃在分子筛内的扩散系数,从而提高吸附分离的速率。     

聚丙烯酸复合铝改性膨润土制备及其对Cr(VI)的吸附

为改善膨润土对Cr(VI)的吸附性能,用铝、丙烯酸聚合及十六烷基三甲基溴化铵改性合成聚丙烯酸复合铝改性膨润土。采用X射线衍射、红外光谱和扫描电子显微镜对天然膨润土和改性膨润土进行表征。结果表明,在25℃、溶液pH=5~6时,0.5 g吸附剂对200 mL浓度为20 mg/L Cr(VI)的平衡吸附量为1.996 mg/g,平衡吸附时间为130 min,且固液分离容易。吸附过程较好地符合Lagergren二级吸附动力学方程和Freundlich等温吸附方程,颗粒状吸附剂对Cr(VI)的吸附以络合吸附为主。     

氧化铝载体孔结构对长链正构烷烃(C_(16)～C_(19))脱氢Pt-Sn-K/Al_2O_3催化剂性能的影响

通过N_2吸附-脱附法对4种Al_2O_3载体进行孔结构表征,采用等体积真空浸渍法制备Pt质量分数0.5%的Pt-Sn-K/Al_2O_3催化剂,以直链烷烃C_(16)~C_(19)脱氢反应为探针,考察Al_2O_3载体孔结构对催化剂脱氢性能的影响。结果表明,催化剂载体的孔容、平均孔径和比表面积之间存在相互制约的关系。载体孔容和平均孔径大,则其比表面积相对较小。对于直链烷烃C_(16)~C_(19)脱氢催化剂,较大孔容、孔径和一定比表面积的Al_2O_3载体为最佳,孔容和孔径较小的催化剂脱氢活性和稳定性较差。     

改性糠醛渣对Cr(Ⅵ)的吸附性能

为了研究改性糠醛渣对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能,利用红外光谱、扫描电镜、零电荷点对吸附剂进行了表征,考察了改性糠醛渣投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度、pH、温度、吸附时间等因素对改性糠醛渣吸附Cr(Ⅵ)的影响,并研究了动力学机制。结果表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度为20 mg/L,改性糠醛渣投加量为0. 07 g,溶液pH为1～3,在20℃条件下吸附50 min时,去除率可达96. 43%。吸附动力学过程符合准二级动力学方程。再生试验结果表明改性糠醛渣具有良好的重复使用性能。     

MIL-101(Cr)催化单过硫酸氢钾降解罗丹明B

采用水热合成法制备金属有机骨架材料MIL-101(Cr),以MIL-101(Cr)为催化剂催化PMS产生SO~-_4·降解RhB。采用SEM、EDS及XRD对制备的MIL-101(Cr)进行表征,表征结果证明成功合成了MIL-101(Cr);对照试验证明MIL-101(Cr)具有催化活性;反应条件试验说明MIL-101(Cr)催化性能受催化剂投加量、氧化剂投加量和pH的影响;循环使用试验证明MIL-101(Cr)具有一定的循环使用性。当MIL-101(Cr)投加量为0.6 g/L、PMS投加量为0.5 g/L、pH值为6.5时,RhB的降解率可达93.3%。     

不同型号大孔树脂对苹果多酚物质的吸附特性

通过进行静态和动态吸附实验,研究了不同型号大孔树脂对红富士苹果多酚的吸附特性。各型号大孔树脂的静态与动态吸附性能及解析率不同,但差异不显著(p0.05),且吸附及解析规律基本一致,其吸附及解析性能顺序为XDA-5AB-8D-101XDA-7;XDA-5大孔树脂静态和动态吸附性能和解析性能均最好,其静态解析率和动态解析率分别达(69.281±0.214)%和(73.585±0.499)%;XDA-5大孔树脂对苹果多酚的静态和动态吸附性能均比其他类型树脂好,且XDA-5对苹果多酚的动态吸附的吸附量和解析率均较静态吸附更高。     

碳硅介孔材料对水中Cr~(6+)和苯酚的吸附性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板和碳源,用水热合成法制备介孔氧化硅(MCM-41),再加浓硫酸,经过干燥、煅烧、水洗,得到介孔碳硅复合材料。考察其对环境水体中Cr⁽⁶⁺⁾和苯酚的吸附性能。结果表明,吸附苯酚的最适条件:30℃,pH=5,吸附时间24 h,此时饱和吸附量为7(6+)和苯酚的吸附性能。结果表明,吸附苯酚的最适条件:30℃,pH=5,吸附时间24 h,此时饱和吸附量为7¹1 mg/g;吸附Cr11 mg/g;吸附Cr⁽⁶⁺⁾的最适条件:20℃,pH=8,吸附时间24 h,饱和吸附量为15(6+)的最适条件:20℃,pH=8,吸附时间24 h,饱和吸附量为15²0 mg/g。用材料吸附微污染水中Cr20 mg/g。用材料吸附微污染水中Cr⁽⁶⁺⁾和苯酚,去除率分别达到70%和79.77%。     

水热改性花生壳对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

为解决水体Cr(Ⅵ)污染,实现农业固废资源化利用,通过水热H_3PO_4改性制备了花生壳基吸附剂,并将其用于水中Cr(Ⅵ)的吸附。实验结果表明,在453 K下,与质量分数为15%的H_3PO_4水热反应10 h制备的改性花生壳性能最优;当吸附剂投加量为2 g/L,pH=2.0,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为5 mg/L,吸附时间为120 min时,水中Cr(Ⅵ)去除率可达86.83%。改性花生壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合伪二级动力学模型,属于Langmuir单分子层吸附。