二氧化硅膜的制备及分离CH4/CO2气体的研究

以正硅酸乙酯为前驱体,通过溶胶-凝胶法,采用多分离层镀膜工艺制备了用于分离CH4/CO2气体二氧化硅无机膜。通过TG-DSC、粒度分析仪及SEM对二氧化硅膜进行表征,结果表明分别利用HNO3、EtOH及DMF作为催化剂、助溶剂及添加剂可制备出表面性能较好的二氧化硅膜;利用多分离层镀膜工艺制备的二氧化硅膜,在0.025MPa下,对CH4/CO2气体的分离因子高达1.73,其效果明显高于利用单一溶胶涂膜的分离因子1.6,有效的提高了二氧化硅膜对气体的分离能力。     

吸附剂特性对CO2/CH4吸附分离的影响分析

用于CO2/CH4二元混合体系吸附分离的吸附剂种类较多,效果参差不齐,而吸附剂的各种特性是影响分离效果的主要原因。本文从吸附剂特性出发,总结了孔结构、可交换阳离子、表面化学以及吸附剂湿度4个因素对吸附分离效果的影响,并解释了造成各种影响的原因。得出结论：中孔有利于该二元体系的分离和胺基嫁接;在吸附剂骨架之外引入合适的可交换阳离子可促进吸附剂与CO2四极矩之间吸引力,提升分离效果;吸附剂的表面羟基也是影响胺基嫁接的重要因素;水分既有利于该体系的吸附分离,又可以促进胺基吸附剂再生。     

修饰的COF-102吸附和分离CO2/CH4的计算机模拟（英文）

Covalent organic framework (COF) is a porous material with low density and large BET (Brun-auer-Emmett-Teller) surface area. They have great potential in gas adsorption and separation. In this work, the ad-sorption of pure CO2 and CO2/CH4 mixture on modified COF-102 was simulated by using GCMC (grand canonical Monte Carlo). Metal Li was incorporated into COF-102 through three doping methods, including charge exchange, O--Li+ dipolar interaction and O--Li+ chemical bonding. The influence of Li doping on the adsorption of CO2 was studied. The results showed that among the three methods, the dipole doping is the best way to improve CO2 ad-sorption performance. Further, the ligands of COF-102 were replaced by extended aromatic moieties, such as di-phenyl and pyrene. The adsorption capacity of CO2 and CH4, and the selectivity of CO2/CH4 on the ligand-replaced COF-102 were studied. The capacity of CO2 and CH4 on the ligand-replaced COF-102 had obvious changes; hence the selectivity of CO2/CH4 can be adjusted accordingly.     

模板法制备多孔超疏水SiO2/PDMS海绵及油水分离应用

以水玻璃为硅源,采用溶胶-凝胶法制备了超疏水二氧化硅(SiO₂)气凝胶,将超疏水SiO₂气凝胶与聚二甲基硅氧烷(PDMS)均匀混合,并引入蔗糖和葡萄糖作为模板制备了超疏水SiO₂/PDMS海绵。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等对其微观形貌和成分进行表征;利用接触角测量仪表征其润湿性能。同时,以油水混合物为模型污染物,研究了SiO₂气凝胶掺量及糖的比例对海绵吸附性能的影响。结果表明：制备的SiO₂/PDMS海绵具有超疏水亲油性,水接触角(WCA)高达152.1°,且在模拟油水吸附实验中具有良好的去除效果;对植物油和泵油的去除率分别为98%和95%,且经过20次的重复油水分离实验后,SiO₂/PDMS海绵的吸附容量和接触角均未发生明显变化,仍具有较好的疏水性能。     

生物模板法制备SAPO-34分子筛及其对CO2/CH4吸附分离性能的研究

采用生物质模板（茶花粉）掺杂制备SAPO-34分子筛,研究了SAPO-34分子筛对CO₂和CH₄的静态吸附性能,同时考察了水热晶化时间、硅铝摩尔比（SiO₂/Al₂O₃摩尔比）和有机模板剂对茶花粉掺杂合成SAPO-34分子筛的影响。结果表明,茶花粉的加入可以制备性能良好的SAPO-34分子筛并降低其尺寸在1～2μm之间;晶化时间（24～36 h）的延长有利于分子筛结晶;当硅铝比为0.6、有机模板剂摩尔比为2时,SAPO-34分子筛的晶化效果最佳。茶花粉清液合成的SAPO-34分子筛在静态吸附实验压力为100 kPa时,CO₂和CH₄的总吸附量分别为2.92 mmol/g和0.58 mmol/g, CO₂/CH₄的理想分离系数为5.05。     

铁精粉还原炉用Si3N4（Sialon）/SiC材料在H2O—H2—N2气氛中热力学计算分析

根据热力学原理对Si—C—N—H—O五元系统进行了平衡状态下的相稳定性计算,绘制了在1 073 K和1 223 K下的SiC、Si₃N₄、Si₂N₂O和SiO₂4个稳定相的稳定性与N₂分压和H₂O分压的关系图,即优势区域图,分析了其凝聚相的稳定区域。同时结合SEM显微结构分析氢气还原炉中Si₃N₄/SiC和Sialon/SiC制品抗H₂O—H₂—N₂气氛的侵蚀性能。     

分子量和NaY添加量对炭分子筛膜CO2分离性能的影响

以均苯四甲酸酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)为原料,通过改变反应时间和反应温度制得不同分子量的聚酰胺酸(PAA),然后通过原位掺杂Na Y制得炭分子筛膜(CMSMs),用于CO2分离性能研究。考察了前驱体分子量及无机填料对CMSMs气体分离性能的影响,同时测试了混合气分离性能,并研究了CMSMs的老化过程。结果表明,PMDA和ODA在0～5℃下反应6. 5 h后合成的PAA分子量最大,为13. 55×104,其对应的CMSMs的CO2渗透系数和CO2/N2选择性分别为291 Barrer和30. 5。随着Na Y含量的增加,CMSMs的CO2渗透系数逐渐增加,而CO2/N2选择性先增大后减小;当Na Y掺杂量为6%时,所制备的CMSMs的气体分离性能达到最优(CO2渗透系数为699 Barrer,CO2/N2选择性为47. 6)。混合气分离性能测试表明,CMSMs的气体分离性能略低于纯气。在70 d的老化测试中,CMSMs气体分离性能表现出良好的稳定性,表明其具有一定的工业应用价值。     

聚乙二醇对聚合氯化铝制备γ-Al2O3的影响（英文）

A polyaluminium chloride solution with high Al 13 content self-prepared was used as material for preparing the spherical γ-Al 2 O 3 by the sol-gel and oil-drop method. Polyethylene glycol with different molecular mass was used as surfactant to investigate the effect on property of γ-Al 2 O 3 . The physical property was characterized by 27 Al NMR (nuclear magnetic resonance) spectra, X-ray diffraction, FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) and TG-DTA (thermogravimetric-differential thermal analysis). The results showed that surface area, pore volume and pore size of γ-Al 2 O 3 all increased with the increase of polyethylene glycol molecular mass in the experimental research range, and polyethylene glycol 10000 was the most suitable pore forming additive. γ-Al 2 O 3 with surface area of 339 m 2 ·g 1 , pore volume of 0.59 cm 3 ·g 1 and pore diameter of 6.9 nm were obtained at 450 °C.     

掺杂方式对纳米（Ce-Zr-Pr）O2/γ-Al2O3陶瓷载体涂层性能的影响

采用在拟薄水铝石溶胶中分别掺杂纳米(Ce-Zr-Pr)O2固溶体粉末和前驱体溶胶的方式,制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层。并利用XRD、H2-TPR、BET和氧脉冲等手段研究掺杂方式对涂层的晶相结构、还原性能、比表面积和储氧性能的影响,由SEM照片观察涂层的表面形貌。结果表明,两种掺杂方式制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3涂层均具有较好的织构和储氧性能。其中前驱体溶胶掺杂方式制备涂层液的粒径小,分布范围窄,且涂层表面光滑均匀,比表面积和储氧性能较高。(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层负载的单Pd三效催化剂具有低的起燃温度和优异的三效催化转化活性。     

纳米MnFe2O4的制备及其对高氯酸铵热分解的催化性能（英文）

Nano-MnFe2O4 particles were synthesized by co-precipitation phase inversion method and low-temperature combustion method respectively, using MnCl2, FeCl3, Mn(NO3)2, Fe(NO3)3, NaOH and C6H8O7. X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscope (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravim-etry-differential thermal analysis (TG-DTA) and differential scanning calorimetry (DSC) were used to characterize the structure, morphology, thermal stability of MnFe2O4 and its catalytic performance to ammonium perchlorate. Results showed that single-phased and uniform spinel MnFe2O4 was obtained. The average particle size was about 30 and 20 nm. The infrared absorption peaks appeared at about 420 and 574 cm-1, and the particles were stable below 524 ℃. Using the two prepared catalysts, the higher thermal decomposition temperature of ammonium perchlorate was decreased by 77.3 and 84.9 ℃ respectively, while the apparent decomposition heat was increased by 482.5 and 574.3 J?g?1. The catalytic mechanism could be explained by the favorable electron transfer space provided by outer d orbit of transition metal ions and the high specific surface absorption effect of MnFe2O4 particles.     

含氧煤层气膜法分离提纯的理论研究

煤层气是我国常规天然气的重要接替能源,开发利用煤层气对于增加能源供应、改善能源结构、减少温室气体排放、发展低碳经济皆具有重要意义。以井下抽放煤层气即含氧煤层气为研究对象,对其分离提纯开展了理论方面的研究。首先,修正了压力操作条件下煤层气的爆炸极限,确定了其安全分离提纯的临界参数;其次,建立了中空纤维膜组件分离含氧煤层气的数学模型并利用MATLAB数学软件实现了求解;最后,在模型的基础上,利用正交分析法考察了膜组件参数和操作条件对膜分离效果的影响,以指导膜组件的选择和膜过程的设计与优化。     

用低质煤层气(CMM)制氨的探讨

本文叙述了一种利用低质矿井区煤层气(CMM)[甲烷含量30%(φ)左右]制氨合成气的工艺及有关工艺条件的影响。低质煤层气通过自热转化制气,经变换,变压吸附脱氮,脱碳,制得氢氮体积分数之比为3的氨合成气。对于含30%(φ)甲烷的煤层气,脱氮成本112元/吨氨,由于低质煤层气价格较低,以折纯甲烷0.60元/Nm3计,脱氮后相当于纯甲烷价格为0.714元/Nm3,故具有较好的经济效益、环境效益和社会效益。氨可进一步加工为硝酸、或硝酸铵、或磷酸铵等,则可获得更大的经济效益。     

TBAB水合物晶体生长过程的实验研究

通过对常压下9%(w) TBAB溶液降温生成水合物晶体的过程进行观察,以过冷度作为生长驱动力,研究了TBAB水合物晶体的生长特性. TBAB水合物刚形成时,晶体呈高透光度及规则柱体外形,随晶体继续生长逐渐变得不规则,透光度下降. 当恒温浴的过冷度分别为6.0, 8.1和9.6 K时,水合物晶体长度/宽度方向生长时间依次为183 min/140 min, 85 min/65 min, 70 min/37 min,同时反应前的等待时间即生成时间分别为83, 53和55 min. 生长时间和生成时间随过冷度增加逐渐降低,幅度逐渐减小,表明过冷度增加能有效减少水合反应时间,促进水合物的快速生成. 过冷度增加会增加TBAB水合物晶体成核数量,因此晶体与溶液的总体接触面积增加,有利于水合物的快速形成.     

氮和磷对生物滴滤塔净化煤矿乏风瓦斯的影响

研究了氮源类型和浓度以及磷元素浓度对生物滴滤塔净化极低浓度CH4的影响。利用空气和高纯CH4混合气模拟煤矿乏风瓦斯,生物滴滤塔填料为陶瓷鲍尔环,以实验室分离筛选到的甲烷氧化菌进行接种挂膜。结果表明,进气流量为2 L?min?1,喷淋液流量为0.1 L?min?1,进气CH4浓度在0.1%~1.1%,以Na NO3为氮源时,生物滴滤塔净化CH4的效果最好,优于(NH4)2SO4和NH4NO3为氮源时的表现。喷淋液中Na NO3浓度为70 mmol?L?1,进气CH4浓度为0.1%~1.1%时,生物滴滤塔的CH4去除负荷为10.67~39.72 g?m?3?h?1,去除负荷随CH4浓度增加而增加;CH4净化率为97.92%~39.70%,净化率随CH4浓度增加而下降。在最佳氮源条件下,进气CH4浓度为0.9%,P元素浓度为100 mmol?L?1时,滴滤塔CH4去除负荷最大为49.69 g?m?3?h?1,CH4净化率60.90%。     

降温模式对甲烷水合物形成的影响

在定容条件下,以两种不同的降温模式(缓慢降温和快速降温)进行甲烷水合物在沉积物中的形成实验. 结果表明,甲烷水合物在沉积物中的形成过程包括气液溶解、核化、生长、稳定4个阶段. 在相同的初始条件下,降温模式对水合物生成的热力平衡影响较小,但对水合物生成动力学有显著改变. 快速降温下水合物生长速度明显快于缓慢降温,随着水合物初始条件不同,缓慢降温比快速降温水合物形成时间约增加21.4%~28.8%.     

温度对多孔介质中甲烷水合物生成过程的影响

采用自行设计的实验装置,分别进行了0℃以上(274.7 K)、0℃附近(272.8±0.5 K)和0℃以下(267.4 K)3种不同温度下,在20～40日石英砂中甲烷水合物的生成实验.结果表明甲烷水合物在0℃以上生成比较快;在0℃附近储气量大,水合物在整个砂层中的分布比较均匀.针对实验结果,本文提出了水合物在三种不同温度下的生成机理.     

基于水合物的混空煤层气分离技术

混合气体的水合物法分离是一项具有广阔应用前景的新技术。在对气体水合物理论、应用技术进行概述的基础上,针对抽采煤层气混掺空气的现状,提出一种新工艺:将原料气引入反应器中,控制温度和压力,在特定条件下生成甲烷水合物,排出非水合气体—空气,实现煤层气的净化提浓。生成的甲烷水合物,或气化后经管道输送,或装罐储存。水合物的快速合成是分离技术的关键。     

Proportion Pressure Swing Adsorption for Low Concentration Coal Mine Methane Enrichment

Using traditional Pressure Swing Adsorption (PSA) with a single adsorbent for low concentration coal mine methane (LCCMM) at a concentration of 30% or less can result in a final CH₄ concentration very close to the explosion limit, increasing the risk of explosion. Proportion Pressure Swing Adsorption (PPSA) is a new and safer enrichment method suggested for LCCMM enrichment that uses a mixture of active carbon (AC) and carbon molecular sieves (CMS) as adsorbents. With this method, CH₄ and O₂ in LCCMM can be adsorbed simultaneously because CH₄ is mostly adsorbed by active carbon and O₂ is mostly adsorbed by the CMS. Therefore, the concentration of CH₄ and O₂ is well controlled and does not exceed the explosive limit during the adsorption and desorption processes. We have demonstrated the safety and feasibility of PPSA for obtaining 30% CH₄ from LCCMM, with 20% CH₄ in air as a feed stock. Our results show that the O₂ concentration can be controlled well and does not exceed the explosive limit in both adsorption and desorption, and the CH₄ concentration in the desorption gas can be increased to more than 30% by adjusting the bed length and mass ratio of the AC and CMS. Taking these results together, it appears that PPSA is a safe method for LCCMM enrichment.     

范各庄矿业分公司选煤厂末煤分选系统技术改造及效果分析

介绍了范各庄矿业分公司选煤厂末煤分选系统技术改造及效果分析,提出了在改造过程中应注意的问题。     

合成气中甲烷分离工艺探讨

针对合成气中含有的甲烷气体,提出了采用变压吸附和低温冷箱相结合的分离工艺对合成气中的甲烷进行分离的工业试验研究方案。该方法可减少了工业废气排放,使合成气资源得到综合利用,具有显著的经济与社会效益。