用于吸附分离CH4/CO2的碳分子筛的制备研究

以碳分子筛(CMS)作为吸附剂,探索其对CH4/CO2混合气的分离纯化性能。采用化学气相炭沉积法,以价格便宜的商品椰壳基活性炭为原料,以苯为沉积剂,制备碳分子筛。研究了沉积时间和沉积温度对CMS的吸附性质的影响。采用容量法对CMS吸附CH4和CO2性能进行测定。结果表明,在沉积温度为700℃,沉积时间为40min时制备的CMS平衡吸附选择性系数为58.03,远高于活性炭的5.124,对CH4/CO2有良好的分离效果。     

N2/CH4在吸附剂上的动态吸附特性

对N2/CH4在11种不同商业吸附剂上的动态吸附行为进行了研究。通过吸附平衡、吸附热力学和吸附动力学分析了它们对N2/CH4的吸附分离特性,得到了N2和CH4在各吸附剂上的吸附平衡、吸附热力学和吸附动力学基础数据。通过Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型对N2和CH4在吸附剂上的吸附平衡数据进行线性拟合时发现,对于微孔性活性炭两种模型都能达到较好的拟合结果,而对非炭质吸附剂或非微孔性炭质吸附剂拟合结果并不理想;采用Gibbs方程计算得到的吸附剂对吸附N2和CH4的ΔG都小于0,说明所选吸附剂对N2和CH4的吸附都是自发的过程,对于炭质吸附剂吸附CH4的ΔG小于吸附N2的ΔG,说明炭质吸附剂对CH4的吸附能力较N2要大,且CH4/N2的分离系数与吸附剂对吸附CH4和N2的ΔG差值之间也存在相关性;CH4/N2在AC1上的吸附行为符合准二级动力学模型,说明CH4在吸附剂AC1上的吸附行为由表面吸附过程控制。     

混合胺修饰的介孔硅胶吸附CO2性能研究

以介孔硅胶为载体,采用"嫁接+浸渍"两步法制备了混合胺(APTS+TEPA)修饰的介孔硅胶吸附剂。在固定床中考察了3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和四乙烯五胺(TEPA)负载量、吸附温度、进气流量对CO2吸附性能的影响,并研究了吸附剂的循环稳定性。结果表明,当APTS负载量30%,TEPA负载量30%(TEPA30-APTS30-MSG),吸附温度为70℃,进气流量为30 m L/min时,该吸附剂表现出最好的吸附性能,饱和吸附量高达3.04 mmol/g,较纯TEPA浸渍提高了37.6%。该吸附剂经10次吸脱附循环后,饱和吸附量仅下降2.96%,具有较好的循环稳定性。     

不同结构活性炭对CO_2、CH_4、N_2及O_2的吸附分离性能

制备了比表面积为1943 m2/g的纯微孔活性炭AC-1和比表面积为1567 m2/g,中孔比例为47.18%的活性炭AC-2.分别以AC-1及AC-2为吸附剂测定CO2、CH4、N2和O2的298 K吸附等温线,考察了两种活性炭对CO2/N2、CO2/CH4及CH4/N2气体混合物的吸附分离性能.实验结果表明,孔结构是影响吸附剂吸附分离性能的主要因素.富中孔活性炭AC-2较AC-1更适用于CO2/N2、CO2/CH4气体混和物的吸附分离,而微孔活性炭AC-1对CH4/N2混合体系的吸附分离性能优于AC-2.     

有机胺改性MCM-41吸附富集CO2

采用浸渍法分别将二乙烯三胺(DETA),二乙醇胺(DEA),乙醇胺(MEA),三乙烯四胺(TETA),羟乙基乙二胺(AEE)负载到MCM-41介孔硅材料上,制成各种吸附剂,考察不同胺负载量的吸附剂对CO2的吸附和再生性能;结果表明质量负载量为50%的AEE/MCM-41吸附效果最佳,在80℃下具有很好的再生性能。     

C2H4/CO2混合体系在活性炭上吸附的实验与模型

通过重量法测定吸附等温线,研究了C2H4/CO2混合体系在活性炭上的吸附分离。采用高精度的智能重量分析仪,测定了C2H4和CO2纯组分以及混合组分在活性炭上的吸附等温线,将测量值与DL-IAST模型计算值进行比较,并计算出了C2H4的吸附选择性。结果表明,DL-IAST模型可以准确地描述C2H4和CO2纯组分在活性炭上的吸附;不同摩尔分数下,C2H4/CO2混合体系的DL-IAST模型计算值与实验值吻合得较好,C2H4摩尔分数越大,模型的相对偏差就越小;随着压力的增加,C2H4的吸附选择性减小,C2H4摩尔分数越大,C2H4的吸附选择性也减小。DL-IAST可以准确地描述C2H4/CO2混合体系的吸附等温线以及推算出C2H4的吸附选择性。     

CaO含量对纳米CaO/Al2O3吸附剂性能的影响

研究了纳米CaO含量对CO2吸附剂微观结构和吸附性能的影响。以纳米CaCO3和铝溶胶为前驱体配制混合浆料,采用挤条方法制备CaO含量为6%～100%的CO2吸附剂颗粒,微观结构性能测试结果表明:CaO含量从6%提高到46%,比表面积从151.3 m2.g.1下降到8.1 m2.g.1,孔容从0.41 cm3.g.1下降到0.07 cm3.g.1,孔径从6.05 nm提高到12.39 nm。提高到CaO含量46%以上,吸附剂比表面积和孔结构没有变化,接近纯纳米CaO。当CaO含量超过27%后,氧化铝呈非晶形。吸附性能测试结果表明:随着CaO含量从12%提高到83%,吸附容量从1.02 mol CO2.kg.1增加到7.05 mol CO2.kg.1,吸附速率提高。研究结果还表明:CaO含量对纳米CaO基CO2吸附剂的微观结构和吸附性能的影响呈非线性关系。与纯CaO相比,加入少量氧化铝能提高吸附剂对CO2的吸附容量稳定性和吸附速率。     

高温CO2化学吸收剂的最新研究进展

温室气体与气候变化是当前全球变化研究的核心问题之一。为了保护环境和充分利用资源,各国科学家都开始了CO2减排和利用的研究工作。大多数的常规吸附剂都是物理吸附,随着温度的升高其吸附量会逐渐减小,这一特性限制了它在高温下的使用,因此CO2高温吸收剂的研究开发得到了广泛重视,许多学者已经对高温CO2吸收剂的特性和影响因素进行了大量研究,本文主要介绍了国内外有关高温下CO2吸收剂的最新研究进展。     

Al2O3/Fe2O3吸附剂脱除硫化氢的性能

采用共沉淀法制备了氧化铝改性的氧化铁吸附剂,并采用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)技术对吸附剂进行了表征。在固定吸附床上,考察了制备条件及吸附条件对吸附剂脱除硫化氢性能的影响。结果表明,引入氧化铝能显著提高氧化铁对硫化氢的吸附净化能力。氧化铁与氧化铝质量比为1∶0.5,造孔剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)质量分数为2%,焙烧温度500℃时,采用共沉淀法的负载氧化铝吸附剂的吸附效果最好。在气速20 mL/min,吸附温度80℃时,脱硫率和穿透硫容可分别达到99.3%和105 mg/g,其穿透硫容比未经改性的活性氧化铁提高了49.8 mg/g。     

钠石灰动态吸附CO2效能分析

为了深入研究钠石灰动态吸附CO2的规律特性,更好地将钠石灰用于地下工程空气环境保障工程实践,进行了钠石灰动态吸附CO2的测试实验,测得了钠石灰的最大吸附效率,通过控制不同的环境参数来探究环境因素对于钠石灰动态吸附CO2效率和吸附速率的影响,实验选取了温度和相对湿度两个变量因素,设置了4组不同的环境参数。通过实验可得出结论:相对湿度和温度对于钠石灰动态吸附CO2的效率和速率都有影响,并且呈正相关,其中相对湿度的影响要强于温度,在等温不等湿时的最大动态吸附效率差达到6%,最大平均吸附速率差达281 mL/min;钠石灰对CO2的动态吸附稳定,不易出现解吸附,适合用于地下工程中消除CO2。     

Direct synthesis of bi-modal porous structure MCM-41 and its application in CO2 capturing through amine-grafting

A bi-modal porous structure MCM-41 (BPS-MCM-41) was synthesized and functionalized by 3-[2-(2-Aminoethylamino)ethylamino]propyltrimethoxysilane (TRI); also, its performance in amine grafting and CO₂ capturing was compared with that of pore-expanded MCM-41 [1]. To create larger pores beside the mesoporous structure of MCM-41, carbon black nanoparticles were used as the solid template. Characterizing the BPS-MCM-41 using the BET and BJH techniques resulted in the surface reduction of 29.3 percent and volume increase of 68.46 percent. The pore size distribution showed two peaks: a narrow peak at 2.24 nm diameter, which belonged to micelles, and a wide one at about 50 nm due to the presence of used nanoparticles. The functionalization confirmed that BPS-MCM-41 is capable of accommodating a large quantity of amine groups. The CO₂ adsorption measurement indicated that internal volume of the adsorbent was a critical factor affecting the adsorption capacity of the amine grafted adsorbents.     

多孔胺基化氧化石墨烯基材料对CO2的吸附性能研究

以乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、四乙烯五胺(TEPA)、聚乙烯亚胺(PEI)等多胺基化合物为表面改性剂,氧化石墨烯(GO)材料为载体,采用嫁接法辅以超声处理制备了表面胺基功能化多孔吸附材料,用于CO₂气体的吸附捕集。所制备的多孔吸附材料孔径约为1.35~4.34 nm,比表面积约为98.032~210.465 m²/g。制备的四种吸附材料中,以PEI功能化吸附材料对CO₂的吸附容量最大,70℃下达到了1.5 mmol/g,且经过20次循环吸附/脱附实验后,其CO₂吸附量基本不变。吸附过程的吸附等温线线型为Ⅰ型优惠型,另外吸附实验数据与Avrami模型模拟结果符合性较好。     

海藻酸钠基吸附材料去除水中重金属离子的研究进展

重金属污染是当今工业发展所面临的一个重要环境问题之一,由于吸附法具有原材料来源广泛、价格低廉、可循环利用等特征,被认为是一种绿色环保的重金属离子去除方法.海藻酸钠是一种天然多糖,其表面存在大量对重金属离子吸附能力优良的羟基和羧基,目前已被广大科研人员用于实验室吸附材料的制备及研究.通过表面嫁接、交联等改性手段制备的海藻...     

Synthesis and CO2 adsorption behavior of amine‐functionalized porous polystyrene adsorbent

A solid amine adsorbent was prepared by modifying a porous polystyrene resin (XAD‐4) with chloroacetyl chloride through a Friedel–Crafts acylation reaction, followed by aminating with tetraethylenepentamine (TEPA). The adsorption behavior of CO₂ from a simulated flue gas on the solid amine adsorbent was evaluated. Factors that could determine the CO₂ adsorption performance of the adsorbents such as amine species, adsorption temperature, and moisture were investigated. The experimental results showed that the solid amine adsorbent modified with TEPA (XAD‐4‐TEPA), which had a longer chain, showed an amine efficiency superior to the other two amine species with shorter chains. The CO₂ adsorption capacity decreased obviously as the temperature increased because the reaction between CO₂ and amine groups was an exothermic reaction, and its adsorption amount reached 1.7 mmol/g at 10 °C in dry conditions. The existence of water could significantly increase the CO₂ adsorption amount of the adsorbent by promoting the chemical adsorption of CO₂ on XAD‐4‐TEPA. The adsorbent kept almost the same adsorption amount after 10 cycles of adsorption–desorption. All of these results indicated that amine‐functionalized XAD‐4 resin was a promising CO₂ adsorbent. © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2017 , 134, 45046.     

改性吸附剂去除废水中磷的应用研究进展

去除废水中过量的磷可以减缓水体富营养化。吸附除磷因具有能耗低、容量大、污染少等优点而备受关注，改性吸附剂则可在此基础上提高除磷的靶向性，拓宽操作条件，增大吸附容量。本文分析了改性硅酸盐类、改性金属氧化物类、改性固体废弃物类和聚合物类4类除磷吸附剂的改性方法和吸附性能。硅酸盐类吸附材料以及固体废弃物类材料除磷效果略差，但因来源丰富、价格低廉而具有极大的吸引力。聚合物类吸附剂具有高吸附容量、高选择性，但价格昂贵。金属（氢）氧化物具有出色的磷酸盐吸附性能，且选择性好、吸附速度快，这些化合物已被掺入到沸石、介孔二氧化硅和生物炭等材料中，进一步增强其吸附性能，并在工程材料应用中取得重大突破，主要包括磁性吸附剂和颗粒吸附剂。4类吸附剂的作用机理可归纳为两种：一种是吸附剂上的金属与磷酸盐离子发生配位反应，形成沉淀；另一种是酸性条件下吸附剂上的羟基质子化，使羟基带正电，质子化的羟基通过静电吸引使磷得以去除。通过对不同类别吸附剂的吸附特性进行对比分析，提出将高分子技术运用到吸附剂制备过程中，开发同时具有较强解吸能力的改性吸附剂将成为除磷吸附剂研究的新热点。     

柴油吸附脱氮吸附剂的研究进展

吸附脱氮是目前应用比较广泛的方法之一。根据吸附剂的不同,其吸附效果也有很大的差别。吸附剂按表面极性可以分为极性吸附剂和非极性吸附剂。其中,活性氧化铝,硅胶,白土,分子筛,磷钼酸属于极性吸附剂,而活性炭属于非极性吸附剂。有些吸附剂的吸附脱氮效果还不是很理想,因此吸附剂的选择和其改性已经成为现在研究的重点。介绍了近几年来这两类柴油脱氮吸附剂的研究情况及其进展,并对未来吸附剂的研究提出了展望。     

混合胺改性SBA-15的二氧化碳吸附特性

为实现廉价高效的二氧化碳捕集，新型燃烧后CO₂捕集固体吸附材料的设计和开发具有重要的研究意义。为提高CO₂吸附量，胺功能化改性吸附剂的方法主要有湿浸渍和表面嫁接。基于此，提出了“混合胺”修饰的概念，把湿浸渍和表面嫁接两种改性技术结合起来。把3-氨丙基三甲氧基硅烷（APTS）嫁接到分子筛SBA-15孔道表面，再把聚乙烯亚胺（PEI）浸渍到载体孔道的间隙，制备出高密度胺功能化的CO₂吸附剂。主要考察了不同含量的PEI和APTS功能化SBA-15的结构性能、CO₂吸附量及胺吸附效率。CO₂吸附结果表明，混合胺功能化SBA-15吸附主要依赖于动力学扩散。其中，SBA-15-（APTS-0.5-PEI-50），SBA-15-（APTS-1.0-PEI-50）和SBA-15-（APTS-2.0-PEI-30）在75℃时具有很好的吸附潜力。混合胺功能化SBA-15的胺吸附效率介于单纯嫁接和单纯浸渍的胺功能化SBA-15之间。     

Silica-based solvent impregnated adsorbents for separation of rare earth metals

Silica-based solvent impregnated adsorbents are prepared, employing 2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester as an extractant. Two kinds of silica particles are used as supports; (i) those whose surface is coated by a styrene/divinylbenzene copolymer and (ii) those whose hydroxyl-terminated pentadimethyl siloxane group is immobilized on the surface. The adsorbent based on silica particles coated by styrene/divinylbenzene can be repeatedly used for adsorption–elution processing, while the adsorption capacity of the adsorbent based on silica particles modified by the siloxane group is decreased by repeated cycles. The adsorbent is applicable to chromatographic operation for Dy/Nd, and quantitative adsorption–elution is achieved.     

Adsorption microcalorimetry applied to the characterisation of adsorbents for CO2 capture

The present work presents the design, assembly and experimental validation of a microcalorimetric device coupled to a volumetric adsorption setup applied to the characterisation of adsorbents for carbon dioxide (CO₂) capture. Three adsorbents were evaluated for CO₂ adsorption at 273 K in the pressure range of vacuum to 101 kPa. The data for CO₂ on zeolite 13X agreed well with the available data reported in the literature, thus validating the device, which also provided reproducible results with an activated carbon sample. For the amine‐modified zeolite, the differential enthalpy at lower coverage was increased by a factor of 1.7 as compared to the zeolite matrix. This points out to the potential of such technique to characterise heterogeneities introduced by amine impregnation. However, the adsorption uptake was decreased by factor of 2.7 at 101 kPa. This fact suggests that amino groups may be blocking some physisorption sites, leading to restricted chemisorption on the outer surface. Thus, the main novelty of this study is the simultaneous measurement of adsorption isotherms and respective differential enthalpy curves for amine‐impregnated adsorbents, which may be considered a fingerprint of the modified surface chemistry. This work has been carried out in the framework of a cooperation project between three South American universities and is part of the effort to develop and fully characterise adsorbent materials intended for CO₂ capture. © 2012 Canadian Society for Chemical Engineering     

镧改性材料对水中磷酸盐去除的研究进展

在各种除磷技术中,吸附法因其成本低、操作简单、设计简单而受到广泛关注;稀土镧由于对磷酸盐具有特异性而被广泛运用于复合吸附剂中,以增强吸附磷酸盐的能力。文中综述了近几年来用于磷酸盐去除的镧改性复合材料吸附剂的研究进展,主要包括镧氧化物/氢氧化物、镧改性铝/铁、镧改性黏土矿物、镧改性碳材料和镧改性其他材料,考虑了镧改性后吸附剂的吸附容量、pH及回收情况等。在进一步的研究中,应考虑镧改性复合材料吸附剂在复杂条件下的稳定性和潜在风险,以及其高效分离和再生的能力。