CO_2、CH_4在改性MFI沸石中吸附的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛（GCMC）方法研究了CO2、CH4在全硅MFI沸石和MFI（4Na＋）沸石中的吸附行为,计算获得了CO2、CH4在两种架构中的吸附等温线、吸附能量分布曲线和粒子云分布图,结果表明：CO2、CH4纯组分在较低压力下有较高的吸附量,并且吸附量随压力的增大而增加,随温度的升高而小幅减少,其混合组分在两架构中均发生明显的竞争吸附行为;Na＋的存在使MFI型沸石对CO2的吸附能力和选择性得到增强。     

离子交换改性斜发沸石用于分离性能研究N2/CH4

抽放煤层气的主要成分为氮气和甲烷,采用以N2为强吸附组分的天然斜发沸石进行变压吸附分离(PSA),CH4成为塔顶产品,其回收率和纯度会大大提高.首先对4种国内不同地区的斜发沸石进行筛选,结果表明1#斜发沸石氮气吸附量大于甲烷,为氮气选择性吸附剂.为了进一步提高1#斜发沸石的氮气选择性能,对其进行离子交换改性研究,发现在室温下交换3次的Na-Cp-1分离效果最好,氮气/甲烷分离因子达5.48,是非常好的氮选择性吸附剂;而Li+、K+、NH4+、Ca2+、Mg2+、Sr2+离子交换后斜发沸石对N2和CH4的吸附差异较小.     

蒙脱石吸附CH_4和CO_2的分子模拟

为了解CH4和CO2在页岩储层蒙脱石中的吸附机理及其相互关系,运用分子力学(Molecular Mechanics,MM)方法得到Na-蒙脱石、CH4和CO2的最优构型,采用巨正则蒙特卡洛(Grand Canonical Monte Carlo,GCMC)方法计算不同埋深下蒙脱石对CH4、CO2和CH4/CO2的吸附性能,地温梯度为30K/km,压力梯度为15MPa/km.模拟结果表明:吸附量随温度和压力的升高先急剧增加后缓慢减小;蒙脱石吸附CH4和CO2为物理吸附,页岩气藏埋深为2~4km时页岩储层蒙脱石中CH4吸附气大量聚集,利用CO2置换技术开采页岩气的最佳深度约为2km,埋深约为4km时效果最差.该研究可为页岩气的勘探开发提供依据.     

天然沸石处理电镀废水中镍吸附特性的研究

本实验采用天然沸石处理电镀废水中的镍.实验研究了接触时间、镍的初始浓度、沸石粒径对沸石吸附镍的影响,并考察了沸石对镍离子的吸附动力学.结果表明,接触25,min后,100目沸石的吸附量保持在0.61,mg/g,吸附达到平衡.镍的初始浓度越高,镍的吸附量越大.随着粒径的减小,沸石对镍的吸附量提高,300目沸石的吸附量可达到1.52 mg/g.用准一阶和准二阶动力学模型对动力学实验数据进行拟合,准二阶模型较好地描述了镍的吸附动力学行为(R2=0.997 4).     

二元气体等温吸附-解吸中气分的变化规律

进行了CH4—CO2和CH4-N2二元混合气体的等温解吸实验，分析了二元气体在解吸过程中各组分浓度的变化规律．结果表明，在CH4-N2二元气体的解吸过程中，吸附相中CH4组分的相对浓度逐渐增加，N2组分的相对浓度逐渐减少．在CO2-CH4二元气体的解吸过程中，吸附相中CO2组分的相对浓度逐渐增加，CH4组分的相对浓度逐渐减少．实验结果还证实了CO2在与CH4的竞争吸附中占据优势，而N2在与CH4的竞争吸附中处于劣势．注入CO2比注入N2可以更有效地置换或驱替煤层甲烷，提高煤层甲烷的采收率．     

温度及压力对CO2置换CH4的影响

利用潞安和寺河煤样进行了不同温度和压力条件下CO2/CH4混合气体的等温吸附/解吸实验,根据Langmuir等温吸附模型及其扩展形式,结合分离因子和单位压降解吸率两个参数,分别分析了温度和压力对CO2置换CH4影响的效果,提出了低温、低压条件下具有更好的置换效果,认为低温低压下置换反应主要向解吸需要能量低、吸附释放能量高的方向进行,即需要能量较小的CO2吸附—CH4解吸方向.研究结果表明:同等条件下CO2吸附能力比CH4吸附能力更强;在3MPa注入压力条件下,随着温度逐渐升高CO2对CH4的分离因子依次减小,显示出温度为20℃时置换效果更佳;在30℃温度条件下,随着压力的的升高,CH4单位压降解吸率依次降低,显示出压力为2MPa时置换效果更好;CO2的吸附能高于CH4的吸附能,在低温、低压的低能量条件下CO2具有相对更好的吸附能力.     

人造沸石对含磷废水的吸附实验研究

采用人造沸石对废水中的磷素进行静态吸附实验,探究了废水中磷浓度、吸附时间、沸石粒径、温度、p H值对除磷效果的影响.结果表明:在30 mg/L的磷质量浓度下沸石饱和吸附量为118 mg/kg;磷质量浓度小于30 mg/L,沸石的吸附量随磷质量浓度的增加而增加;沸石吸附磷的最佳吸附时间为120 min、温度为25~45℃、p H值为8~9;随着沸石粒径的减小,沸石的吸附量逐渐增大.沸石粒径小于100目时,沸石吸附量达到112 mg/kg,接近饱和吸附量,但从经济、实际应用方面考虑,不建议选择太小粒径的沸石颗粒.     

HDTMA改性沸石对铬酸盐的吸附作用研究

以溴化十六烷基三甲基铵(HDTMA-Br)和浙江缙云产天然沸石为原料制备了HDTMA改性沸石,并通过实验考察了HDTMA改性沸石对Cr(Ⅵ)的吸附性能.结果表明:HDTMA改性沸石对Cr(Ⅵ)的吸附能力随粒径的减小而增强.粒径≤0.15 mm HDTMA改性沸石吸附Cr(Ⅵ)较优的改性剂投加量为300 mmol/kg.HDTMA改性沸石对Cr(Ⅵ)的吸附能力随溶液pH值的增加而降低.共存的HCO3-和SO42-等阴离子会抑制HDTMA改性沸石对Cr(Ⅵ)的吸附.改性剂投加量为300 mmol/kg条件下制备得到的粒径≤0.15 mm HDTMA改性沸石对初始质量浓度5~25 mg/L Cr(Ⅵ)的吸附过程满足Langmuire等温吸附模型.     

天然斜发沸石对水中氨氮的吸附研究

研究了天然斜发沸石对废水中氨氮的吸附行为,比较了pH值、温度、氨氮浓度等条件对吸附性能的影响。对沸石的吸附等温线用Langmuir和Freundlich模型分析拟合表明,其吸附等温线更符合Langmuir模型;不同pH环境和不同温度下氨氮的吸附量比较表明,适宜的pH值和较低的温度有利于沸石具有较高的吸附量,在温度低于30℃、pH在4~8的范围内,沸石的吸附性量可达2 mg.g-1以上。     

氯化钠改性沸石对饮用水中低浓度氨氮的吸附性能分析

通过静态实验,研究改性沸石对饮用水中含低浓度氨氮（0．8～1．0mg／L）的吸附性能,考察沸石投加量、原水pH值、搅拌时间对氨氮去除效果的影响,同时也对改性沸石吸附动力学进行了研究．结果表明：氯化钠改性增加了沸石的活性,与天然沸石相比,改性沸石去除氨氮的效果提高了40％左右;通过XRD表征可知,天然沸石经无机盐改性后,吸附氨氮的活性组分明显增多;动力学研究表明,沸石去除水中的氨氮是快速吸附和缓慢吸附两种行为共同作用的结果,该过程符合Freundlich和Langmuir等温式,动力学方程可用二阶反应来描述．