多组分有机气体吸附性能与吸附剂选择性分析

实验研究了JH净化活性炭对甲苯和丙酮混合蒸气在不同温度下的吸附性能,并用DY模型与扩展的Langmuir模型进行了描述。根据扩展的Langmuir吸附等温方程和实验曲线分析了JH净化活性炭对甲苯与丙酮的吸附选择性。结果表明,扩展Langmuir模型结果优于孔填充DY模型。由于JH净化活性炭对甲苯的吸附选择性大于丙酮,因此可用于甲苯和丙酮混合气体的吸附分离,且高的吸附温度和低的进口浓度条件有利于其吸附分离。     

双组份气体吸附平衡模型研究

提出了新的双组分气体吸附平衡预测模型,将其预测值分别对文献数据和实验数据进行比较,预测结果优于经典的Langmuir法和理想吸附溶液理论模型预测值。新预测模型指出经典的Langmuir加和法是其共吸附中心分别等于两组分的最大吸附中心的特例;并指出经典的Langmuir加和法必然会造成预测数据偏小的结论,得到了文献和实验数据结果的验证。     

从液化石油气中吸附分离丙烯的吸附剂研究

对从液化石油气中吸附分离丙烯进行了初步探索。按照二级分离工艺,直接以液化石油气为原料筛选了合适的预处理吸附剂和丙烯吸附剂,并测定了混合气中丙烯在吸附剂上的吸附等温线,用双参数Langmuir方程拟合得到了吸附等温方程,为进一步研究奠定了基础。     

分子动力学模拟预测CO2/CH4在DDR膜中的吸附现象

 研究了CO2和CH4作为单一组分和混合组分在DDR膜中的吸附平衡。采用GCMC方法模拟了二者在DDR膜中的吸附曲线。结果表明,CO2和CH4单一组分的吸附模型符合Langmuir吸附模型;等摩尔的CO2－CH4混合物在DDR膜中吸附时,二者发生的竞争吸附, CO2的吸附占主要地位。在298K下,模拟得到的CO2和CH4在DDR膜中的吸附平衡常数分别为0.0081和0.0033 (kPa)-1,与文献值0.0089 和0.0029 (kPa)-1吻合良好,说明模拟所采用参数的准确性。     

模板法多孔炭的制备及CH_4/N_2/CO_2吸附分离

以糠醇为碳源,模板法两次浸渍制备多孔炭,采用XRD、SEM、FTIR、N_2吸附-脱附等方法对其进行表征,利用磁悬浮天平测量了CH_4,N_2,CO_2的吸附等温线,并对吸附等温数据进行Langmuir拟合,由Henry常数预测多孔炭对混合体系的平衡选择性。表征结果显示,多孔炭孔分布较窄,具有丰富的孔结构,在一定程度上复制了分子筛的孔道结构,且表面呈现一定的极性,有利于CH_4,N_2,CO_2的吸附和分离。实验结果表明,CH_4,N_2,CO_2的平衡吸附量大小的顺序为:CO_2>CH_4>N_2,Langmuir模型拟合相关系数均大于0.993,拟合效果较好,可用Langmuir理论解释气体在多孔炭孔结构及表面的吸附行为,制备的多孔炭适用于烟道气中CO_2的吸附与分离及煤层气等非常规天然气的提纯,但对垃圾填埋气的分离效果不显著。     

分子动力学模拟预测CO2和CH4在DDR膜中的吸附现象

研究了CO2和CH4作为单一组分和混合组分在DDR膜中的吸附平衡.采用GCMC方法模拟了二者在DDR膜中的吸附曲线.结果表明,CO2和CH4单一组分的吸附模型符合Langmuir吸附模型;等摩尔的CO2一CH4混合物在DDR膜中吸附时,二者发生了竞争吸附,CO2的吸附占主要地位.在298 K下,模拟得到的CO2和CH4在DDR膜中的吸附平衡常数分别为0.0081和0.0033(kPa)-1,与文献值0.0089和0.0029(kPa)-1吻合良好,说明模拟所采用参数的准确性.     

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我国煤层气资源十分丰富,但其利用率极低,这主要是因为抽放煤层气中的有效成分甲烷浓度低。因此对煤层气中甲烷的分离提纯极为重要。混合气中各组分在共同吸附时具有竞争性,在这变压吸附过程中直接影响到混合气中各组分的吸附和解吸。文章通过模拟煤层气（CH4／N2）的吸附过程,从理论上分析了混合气体吸附过程中各组分在游离相和吸附相的浓度变化特征及其对吸附分离的影响。最后讨论了抽放煤层气中其他组分对所要提纯组分CH4的影响。     

TON分子筛上丁烷异构体吸附行为的分子模拟

利用巨正则蒙特卡洛方法,对正丁烷和异丁烷在TON分子筛上的吸附行为进行模拟研究。模拟273,303,373 K下,正丁烷、异丁烷分子在TON分子筛上的单组分吸附等温线,并进行Langmuir, Langmuir-Freundlich, Toth吸附等温线模型拟合,分析其吸附势能、密度分布、吸附热等性质;然后对等物质的量比的正丁烷/异丁烷混合物的吸附进行模拟,考察丁烷异构体的吸附选择性。结果表明：正丁烷、异丁烷在TON分子筛上的吸附更符合Toth吸附模型;与异丁烷相比,正丁烷在TON分子筛上有更高的吸附量;当正丁烷/异丁烷混合组分在TON分子筛上发生竞争吸附时,正丁烷的吸附量远大于异丁烷的吸附量,可判断TON分子筛对正丁烷相比异丁烷有更好的吸附分离效果。     

基于平衡效应的多种吸附剂对CH4/N2分离性能研究

采用静态容积法研究了CH4/N2在活性炭、5A、13X、LiX、硅沸石、硅胶、ZSM-5等7种基于平衡效应分离的吸附剂上的吸附性能。测定了CH4/N2在这7种吸附剂上的吸附量并用Langmuir方程进行拟合,计算出了CH4/N2的吸附选择性与吸附热。结果表明:Langmuir模型可以准确地描述CH4和N2在各个吸附剂上的吸附行为,且活性炭对CH4的吸附量较大而对N2的吸附量较小;活性炭、硅沸石、ZSM-5等吸附剂上CH4对N2的选择性均大于3.5。此外,分析比较了CH4和N2在各个吸附剂上的吸附热,为变压吸附分离CH4/N2提供指导。     

富有机质页岩高温高压重量法等温吸附实验

借助重量法开展了下志留统龙马溪组富有机质页岩干燥样品在高温高压下的等温吸附实验,实验最高压力25 MPa,最高温度为80℃,观察到高温高压下由于吸附相密度和游离相密度不断变化所导致的过剩吸附量显著下降,并出现高温反转现象。二元Langmuir模型需要通过吸附相密度将过剩吸附量校正为绝对吸附量后才可使用。将吸附相密度作为变量,采用Langmuir三元模型直接对不同温度下的过剩吸附量进行非线性拟合来获取Langmuir参数。研究表明,随着温度升高,Langmuir体积逐渐降低,而Langmuir压力逐渐升高,基于不同温度下的拟合结果建立了温度与Langmuir参数间的关系,可进一步推算埋藏条件下吸附气的变化 规律。     

考虑修正BET吸附的异常高压页岩气藏物质平衡计算方法

页岩气物质平衡方程中,通常采用langmuir等温吸附方程表征吸附气量,但langmuir等温吸附方程的使用条件并不适合异常高压页岩气藏.鉴于此,针对异常高压页岩气藏的单井控制储量计算的问题,基于物质平衡方程的基本原理,考虑页岩气的多层吸附、超临界吸附、异常高压三重影响,引入修正BET吸附模型,表征页岩气的吸附特性,建...     

页岩中甲烷等温吸附量计算问题及方法改进

研究页岩中甲烷气体的等温吸附规律,是页岩气勘探开发研究的基础工作,近年来的相关研究已经取得了一定成果。然而在众多的吸附曲线实验结果中,异常曲线的数量却占据了相当的比例,部分岩心的等温吸附曲线在高压段下拐,甚至出现负吸附值现象。通过多组等温吸附实验结果分析,认为曲线在高压段下拐是正常现象,但也存在不合适的计算及实验方法,其主要问题包括:计算过程中没有区分绝对吸附量和过剩吸附量的差别,实验中没有考虑吸附相体积的影响,不适当的甲烷自由体积测定方法,以及设备系统误差的影响等。利用Langmuir等温吸附模型,建立了三元Langmuir方程,该模型在给定吸附相密度的情况下,选取甲烷自由体积作为未知参数;利用迭代法或Matlab软件计算自由体积、Langmuir体积和Langmuir压力。基于三元Langmuir模型所计算的甲烷自由体积,与氦气所测自由体积具有良好的可比性,采用该方法能更好地修正以前的曲线异常现象。      

裂缝性封闭页岩气藏物质平衡方程及储量计算方法

从物质平衡原理出发,运用Langmuir吸附模型,同时考虑基质孔隙体积和裂缝孔隙体积随地层压力的变化,推导出了封闭性页岩气藏物质平衡方程.实例应用表明,该方程可有效计算页岩气藏储量.计算结果表明,页岩气藏基质系统储量很小,裂缝系统储量更小.     

四氯乙烷的吸附热力学和动力学研究

通过静态吸附实验,研究了四氯乙烷在吸附剂M上的吸附热力学和动力学特性。研究结果表明：四氯乙烷在吸附剂M上的吸附等温线属于典型的L型吸附曲线,吸附剂M对四氯乙烷的吸附符合Langmuir吸附等温方程,吸附可以自发进行,吸附过程为放热过程,属于物理吸附;吸附剂M对四氯乙烷的吸附动力学可用拟二级动力学方程描述,随温度升高,初始吸附速率以及吸附速率常数均呈现增大趋势。     

苯在活性炭纤维上吸附等温线的测定及分析

 采用质量法在Cahn-2000高真空电子天平上测定了温度298～328K和压力0～1.5kPa条件下苯在活性炭纤维上的吸附等温线。用Langmuir方程处理实验数据，得到的吸附模型符合Langmuir模型，并根据吸附等温线用Clausius-Clapeyron方程计算出苯的等量吸附热。结果表明，苯的等量吸附热随着吸附量的增加而减小，由vant Hoff方程计算苯在活性炭纤维上的平均吸附热为39.79kJ/mol。     

合成双酚A树脂的催化反应动力学

采用经巯基乙胺改性的大孔磺酸型离子交换树脂作催化剂，在６０—８０℃，原料酚／酮（ｍｏｌ比）为４１—１２１的范围内研究了由苯酚与丙酮合成双酚Ａ的催化反应动力学。在分析树脂催化反应机理的基础上，建立并关联出一个包括微量副产物吸附项的四参数Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｈｉｎｓｈｅｌｗｏｏｄ型速率方程，该式计算值与试验值吻合良好