基于三蝶烯结构聚酰亚胺膜的制备及其H2/轻烃分离性能

针对微孔聚合物膜较低的通量和较差的溶解性，通过2,3,6,7-四甲酸三蝶烯二酐单体与2,2-双三氟甲基联苯胺的缩聚反应，制备了一种具有自具微孔的三蝶烯聚酰亚胺(T-PI)化合物。三蝶烯基团的引入使得T-PI易溶于多种常用的有机溶剂，且热稳定性良好。将T-PI制备成气体分离膜，T-PI膜对H₂和CO₂的渗透系数分别达到了518 barrer和810 barrer,对CO₂/CH₄的理想选择性达到了21.9,接近Robeson气体分离上限(2008年)。将T-PI膜用于H₂和5种轻烃混合气的分离，在0.4 MPa的跨膜压差下，T-PI膜可将H₂体积分数从32.9%提高到73.7%,表明T-PI膜在低压差下实现H₂/轻烃分离的潜力。     

以高岭土为铝源合成ZSM-5分子筛及其CO2吸附性能研究

ZSM-5分子筛具有独特的晶体结构,其已在催化领域表现出优良的性能。同时又因为分子筛孔径分布均一,其晶体孔穴内部极性较强,而表现出良好的吸附性能,能够吸附水和大气中绝大多数的有毒有害物质,是一种可再生、不产生二次污染的新型吸附材料。以热活化的高岭土为铝源,通过增加合成凝胶中外部硅源的添加量来调节样品硅铝比,且在没有无机碱(氢氧化钠)的情况下,以四丙基氢氧化铵(TPAOH)为模板剂,在有机模板剂和晶种的共同作用下,高效合成自堆积ZSM-5分子筛,并将其用于CO₂吸附。结果表明,较优的合成条件为：晶种添加量(w)3%,模板剂TPAOH,n(TPAOH)/n(SiO₂)=0.3,晶化温度170℃,晶化时间2 h,硅铝比15。在该条件下合成的分子筛对CO₂的吸附性能优于商品ZSM-5分子筛。     

TS-1分子筛膜的制备及取向性调控

通过二次生长法,在b轴取向的晶种层上制备得到b轴取向的TS-1分子筛膜,并对其进行了XRD和SEM表征。详细考察了二次生长液用量及其H₂O含量、Ti含量对膜取向性的影响。结果表明,在二次生长液（n(TEOS)∶n(TBOT)∶n(TPAOH)∶n(H₂O) =1∶0.008∶0.13 : x）中,当x = 40或x =70时,可以制备得到致密的b轴取向的TS-1分子筛膜;当x = 100时,得不到连续膜层。在二次生长液（n(TEOS) : n(TBOT)∶n(TPAOH)∶n(H₂O) =1∶0.008∶0.13∶70）中,二次生长液用量40~60 mL,膜层为b轴取向,但其取向度逐渐降低。在二次生长液（n(TEOS)∶n(TBOT)∶n(TPAOH)∶n(H₂O) =1∶y∶0.13∶70）中,当1/y = 125时,可得到b轴取向的TS-1分子筛膜;当1/y=95时,得到a和b轴优先取向的膜层;当1/y=65时,膜层无序生长。     

水热合成法制备Silicalite-2/Nb基复合材料

以铌箔为基底,采用原位水热合成法制备了Silicalite-2分子筛膜(MEL)/Nb基复合材料,利用XRD,SEM对复合材料的相组成、微观结构进行了表征,研究了晶化温度时分子筛晶粒生长成膜的影响.经114℃水热合成后铌箔的表面形成了一层球形颗粒堆积的分子筛膜,经170℃的水热合成,在沿垂直于载体表面方向形成了一层对齐排列的Silicalite-2棒状晶体,颗粒生长主要沿晶体的最长轴[101]方向进行。     

CO2、H2S对3Cr钢静态腐蚀的影响

为了研究3Cr钢在不同CO₂、H₂S腐蚀介质中耐蚀性，对3Cr钢分别在1 MPa CO₂、0.3 MPa H₂S及1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S腐蚀环境中的腐蚀速率和电化学性能进行测试，同时采用SEM、EDS和XRD等手段对上述三种腐蚀环境中的腐蚀产物进行分析对比。结果表明，3Cr钢在1 MPa CO₂环境下腐蚀速率最大，通过对腐蚀产物进行分析，发现其表面未形成连续分布且具有致密性腐蚀产物保护膜是其腐蚀速率高的主要原因。电化学测试发现3Cr钢EIS阻抗在1 MPa CO₂中呈现单容抗弧，而在0.3 MPa H₂S和1 MPa CO₂+0.3 MPa H₂S环境中呈现双容抗弧，进一步印证了其在1 MPa CO₂环境中耐蚀性较差的结果。     

在载体上引入晶种合成ZSM-5沸石膜

用直接打磨和超声波震荡法将晶种引入多孔 α-Al2 O3载体管表面 ,利用水热晶化法 ,在 1 70℃下成功地合成了粒径为 0 .6～ 2 .0 μm的 ZSM-5沸石膜。SEM表征表明 ,载体表面膜层生长致密 ,晶粒取向均一。室温下对超声波震荡法制备的膜进行纯气体渗透测试 ,H2 、N2 的渗透率 (气体在单位膜面积、单位时间、单位压差下通过的摩尔量 ,F)分别为 3.5× 1 0 - 7和 9.5× 1 0 - 8mol/ (m2 · s· Pa)。H2 / N2 、H2 / n-C4 H10 、n-C4 H10 / i-C4 H10 的理想分离因数 (单组分渗透率的比值 )分别为 3.6 8、 1 6 .3、 2 5。     

CO2分离捕集技术研究进展

为降低传统工业企业生产中的碳排放,需要对生产装置进行碳捕集技术改造。文中介绍了膜分离捕集CO₂、吸附反应分离捕集CO₂、空气吸附捕集CO₂及以有机胺溶剂、离子液体溶剂、低共熔溶剂为代表的溶剂吸收捕集CO₂等主流CO₂分离捕集技术研究及工业化应用现状。研究表明,通过功能化改性提高CO₂捕集膜和吸附剂性能成为未来研发方向;降低复配溶剂能耗、控制离子液体制备成本成为当前CO₂分离捕集技术工业应用的发展方向。     

油田伴生气中CO2和轻烃的纯膜分离新技术

在油田开发过程中,大量用于驱油并伴随原油采出的CO₂和轻烃(C₂～C₅)被直接排放,不仅浪费资源,还污染环境,不符合CO₂驱油环保理念,回收CO₂和高附加值的轻烃势在必行。为此,通过分析某CO₂捕集、利用与封存(CCUS)示范区建成后伴生气组分的变化,优选聚乙烯胺膜、聚二甲基硅氧烷膜针对伴生气中的CO₂和轻烃开展室内分离试验,采用PROⅡ软件对伴生气分离整体流程进行了模拟仿真、开展了流程优化设计和装置试制,确定了膜技术分离油田伴生气中CO₂和轻烃的适用性,并开展了现场试验。研究结果表明：(1)随着CCUS示范区CO₂的注入,CO₂对地层中的轻烃组分具有一定的萃取作用,并导致其含量逐渐上升,需要回收被采出至地面的CO₂和高附加值的轻烃;(2)聚乙烯胺膜对CO₂具有强促进传递作用,CO₂浓度、温度、湿度为主要...     

不锈钢基材上a-轴取向ZSM-5分子筛涂层的制备及其形成机理

采用原位水热法研究了在不锈钢基材上a-轴取向ZSM-5分子筛涂层的形成过程及其机理,讨论了若干因素对分子筛涂层中晶体择优取向性的影响。结果表明,在斜放基材的正面,可得到a-轴取向的ZSM-5分子筛涂层,但反面得不到致密的分子筛涂层;在相同的水热条件下,平放基材表面得到的是晶体无序排列的分子筛涂层,但通过超声波处理后也能得到a-轴取向的分子筛涂层;若在反应液中添加少量乙醇,在平放基材上可直接得到致密的、a-轴取向的ZSM-5分子筛涂层。a-轴取向ZSM-5分子筛涂层是由基材上无定型涂层转变而来,无定型涂层首先转化为b-轴取向的分子筛晶体,然后在这些晶体的(010)晶面上生长出a-轴取向的分子筛晶体,最终形成a-轴取向的分子筛涂层。在平放基材上首先形成的也是a-轴取向的分子筛涂层,但随后被溶液中形成的晶体所覆盖,得到无序排列的分子筛涂层。     

铈量法分析H2O2的含量

基于钛硅分子筛—过氧化氢(H₂O₂)体系和铈量法开展了H₂O₂滴定分析的研究,对比了手动滴定和自动电位滴定的精确度,考察了溶液pH、H₂O₂加入量、H₂O₂放置时长以及样品处理方式对钛硅分子筛-H₂O₂体系中H₂O₂含量分析的影响。实验结果表明,自动电位滴定法测定H₂O₂精确度较高,且重复性较好,同时为钛硅分子筛-H₂O₂体系中H₂O₂的含量提供了1种简单、快速、低成本的分析方法。     

氮化碳对Cu-ZnO-Al2O3催化CO2加氢合成甲醇的影响

采用固体混合法制备了石墨相氮化碳(g-C3N4)复合Cu-ZnO-Al2O3催化剂,通过XRD、H2-TPR、CO2-TPD和N2 O滴定等表征手段对催化剂进行表征,并将其用于CO2加氢合成甲醇反应.结果表明,g-C3N4的适量添加可以提高催化剂上铜物种的分散度和催化剂的碱性位点,增加铜颗粒的比表面积,有利于CO2的吸...     

多级孔ZSM-5分子筛催化剂对四氢萘加氢裂化多产轻质芳烃反应的影响

采用碱处理法制备了多级孔ZSM-5分子筛,并分别以多级孔ZSM-5分子筛和常规ZSM-5分子筛作为酸性组分制备了加氢裂化催化剂。采用氮气吸附-脱附、X射线衍射光谱、吡啶吸附红外光谱、氨气吸附-脱附、透射电镜等分析手段对分子筛样品进行表征。采用高压固定床微型反应装置对四氢萘在加氢裂化催化剂上的加氢裂化反应性能进行评价。结果表明：在反应温度350 ℃、氢分压4 MPa、氢/油体积比500/1、质量空速5.9 h^-1、反应时间2 h的反应条件下,与常规ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂相比,多级孔ZSM-5分子筛加氢裂化催化剂对四氢萘的转化率提升了10百分点以上,BTX收率提升了2～8百分点,开环反应选择性提高了约20百分点。这是因为介孔的引入提高了四氢萘对分子筛内部酸性位点的可接近性,是提高其开环反应选择性和BTX收率的关键因素。     

不同硅铝比小晶粒ZSM-5分子筛的合成及催化苯/甲醇烷基化反应性能

采用简单的原位水热合成法制备了5种硅铝比不同的小晶粒多级孔ZSM-5分子筛,并对制备的小晶粒多级孔ZSM-5分子筛进行了X射线衍射、NH₃程序升温脱附和N₂吸附-脱附等表征分析,考察了不同硅铝比的ZSM-5分子筛催化苯/甲醇烷基化反应的性能。结果表明：合成的5种不同硅铝比的ZSM-5分子筛具有多级孔结构,呈现不规则的颗粒状,晶粒尺寸较小,颗粒聚集形成蜂窝状;随着硅铝比升高,分子筛的比表面积和孔体积增大、酸强度减小、酸量降低。在470℃、0.5 MPa、质量空速2 h^-1、苯/甲醇摩尔比1∶1条件下,不同硅铝比ZSM-5分子筛催化苯/甲醇烷基化反应的结果表明：随着分子筛硅铝比升高,苯转化率和二甲苯选择性提高,乙苯选择性降低;当分子筛硅铝比为150、反应时间为72 h时,苯转化率最高为62.92%,二甲苯选择性为37.38%,乙苯选择性为0.81%;该ZSM-5分子筛运行1 200 h后仍具有良好的活性,应用前景较好。     

微介孔ZSM-5负载NiMo催化剂的三甲苯加氢脱烷基性能研究

以ZSM-5沸石及不同碱处理时间下制备的微介孔HZSM-5作为催化剂载体,采用等体积浸渍法制备了一系列NiMo/ZSM-5催化剂（分别记为NiMoPZ,NiMoAKZ-1,NiMoAKZ-2,NiMoAKZ-3）。采用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、N₂吸附-脱附、扫描电镜和热重分析对4种催化剂进行表征,并在反应温度410～530 ℃、反应压力1 MPa、质量空速2.4 h^-1、H₂/三甲苯体积比300的条件下分别对4种催化剂催化1,3,5-三甲苯(1,3,5-TMB)加氢脱烷基反应性能进行评价。结果表明：不同碱处理时间会改变催化剂的孔结构、酸性和形貌,并且影响催化剂的加氢脱烷基反应性能;碱处理时间为2 h时制备的NiMoAKZ-2催化剂具有较优的加氢脱烷基反应性能,在反应温度为530 ℃时,1,3,5-TMB转化率为91.5%,轻质芳烃（BTX）收率为65.3%,BTX选择性为71.3%;NiMoAKZ-2催化剂的介孔孔道提高了1,3,5-TMB与酸性位的可接近性,且其表面非骨架硅铝物种较少,孔道贯通性较好。     

高硅沸石分子筛ZSM-11用于CH4与N2吸附分离性能的研究

以四丁基氢氧化铵为模板剂,通过调节铝源和硅源的比例合成了两种高硅铝比(n(Si)/n(Al)=100、500)沸石分子筛ZSM-11,采用XRD、TG和N2吸/脱附等方法对ZSM-11分子筛进行了表征分析,测试了样品在500 kPa下对CH₄和N₂的吸附性能。结果表明,ZSM-11-500样品的比表面积和吸附容量略高于ZSM-11-100,两个样品的CH₄/N₂吸附选择性均达到4.0以上,优于商业吸附剂水平。混合气体穿透模拟结果显示,ZSM-11具有良好的CH₄/N₂分离能力,且对于低浓度煤层气中CH₄的富集纯化脱除N₂具有良好的应用前景。     

ZSM-5分子筛的磷改性作用

选取硅铝比为45、150和250的H-ZSM-5分子筛,通过磷酸氢二铵水溶液饱和浸渍、干燥,以及在550℃的100%水蒸气气氛下水热处理2 h,制备出一系列不同磷负载量的磷改性ZSM-5分子筛样品。采用XRD、XRF、BET、NH₃-TPD、²⁷Al NMR、³¹P NMR等表征方法研究这些样品的磷氧化物分布状态及对骨架铝配位、物相、孔结构和酸性的影响。通过脉冲微反实验评价分析磷改性对ZSM-5分子筛催化甲醇制丙烯（MTP）反应活性和烃类产物选择性的影响。结果表明,ZSM-5分子筛的硅铝比或骨架铝密度对磷氧化物分布状态及对磷改性作用有显著影响。对低硅铝比的ZSM-5分子筛进行磷改性,磷氧化物的聚合程度高,磷改性作用强,磷与骨架铝形成P-O-Al化学配位,导致四配位骨架铝（Al(OSi)₄)的数量减少;磷氧化物不仅分布在分子筛外表面,并且深入到分子筛孔道内部;比表面积和孔体积也随磷负载量增加而大幅度下降,酸量和酸强度同样也有较大幅度降低。对高硅铝比的ZSM-5分子筛进行磷改性,磷氧化物多以单分子磷氧化物或二聚磷氧化物形式分布在分子筛的外表面,比表面积和孔体积受磷负载量的影响极小,酸量和酸强度变化也不明显,磷改性作用较弱。不同硅铝比的磷改性ZSM-5分子筛的甲醇转化催化活性随磷负载量增加到某一数值后均出现突然降低现象,表明活性降低与磷氧化物对分子筛的孔道修饰作用或堵孔有关。通过提高硅铝比或磷改性降低ZSM-5分子筛的酸密度和酸强度,降低了甲醇转化过程的氢转移反应和烯烃裂解反应的活性,有利于提高产物中丙烯和C₄烃的选择性,而乙烯和烷烃选择性降低。     

金属基体表面处理对ZSM-5分子筛膜原位生长及其结合强度的影响

考察了镍合金基体表面处理对ZSM-5分子筛膜原位生长及其结合强度的影响,采用纳米压入法测量了ZSM-5分子筛膜的力学特性,采用热冲击法和拉伸法评价了分子筛膜与基体之间的结合强度。结果表明,ZSM-5分子筛膜的硬度和弹性模量分别为5.6 GPa和50.6 GPa;基体经高温氧化(950℃)后,原位生长的ZSM-5分子筛晶体数量减少,分子筛膜的抗热冲击能力提高,界面结合强度降低;基体经盐酸或硝酸处理后,原位生长的ZSM-5分子筛晶体数量与酸溶液浓度有关,分子筛膜与基体之间的结合强度增大。     

无有机胺模板剂法制备ZSM-5@Silicalite-1核壳材料

ZSM-5@Silicalite-1核壳材料由于其表面纯硅Silicalite-1分子筛能够有效覆盖ZSM-5分子筛表面的酸性位,从而抑制外表面积炭反应,提高其在甲醇转化、烯烃裂解、烷基化等反应中的稳定性及特定产物选择性.但是,ZSM-5@Silicalite-1核壳材料合成需使用有机胺模板剂导向合成,且合成体系采用较...     

氮化物对多孔ZSM-5沸石和Al2O3负载NiMo催化剂加氢脱硫性能的影响

分别以多级孔ZSM-5沸石(ZSM-5-H)和γ-Al₂O₃为载体,制备了NiMoS/ZSM-5-H和NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂,采用X射线衍射(XRD)、N₂吸附-脱附、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)等分析方法对催化剂的结构和性质进行了表征,考察了碱性氮化物喹啉和非碱性氮化物吲哚对4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)和二苯并噻吩(DBT)在2种催化剂上加氢脱硫性能的影响。结果表明：与ZSM-5相比,γ-Al₂O₃具有更大的介孔体积和更强的表面酸性。在不存在含氮化合物的情况下,NiMoS/ZSM-5-H催化剂对4,6-DMDBT加氢脱硫性能高于NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂;含氮化合物的加入导致NiMoS/ZSM-5-H催化剂对4,6-DMDBT的加氢脱硫活性低于NiMoS/γ-Al₂O₃催化剂,主要原因是含氮化合物强烈地抑制了4,6-DMDBT的转化,但对DBT的加氢脱硫几乎无影响。