吸附床在封闭气流循环中的除湿传质动力学研究

用硅胶和4A分子筛吸附剂进行气流封闭循环实验,对吸附床的除湿传质动力学进行了研究。由湿度随时间的微分规律拟合了吸附床的除湿传质系数与吸附剂表面平衡湿度。除湿传质系数主要受操作条件的影响而随吸附剂种类变化不大,表明吸附床的除湿过程主要受外扩散控制。在层流状态下,吸附床的除湿传质系数随雷诺数近似线性增大。     

快速变压吸附制氧动态传质系数模拟分析

研究快速变压吸附制氧过程中的传质过程,结合实验数据对全局动态传质系数与常数传质系数进行对比模拟分析,并考察各传质阻力对传质效果的影响。结果表明：基于轴向、膜扩散和孔扩散估算的动态传质系数是有效的。膜阻力是主要阻力,其次是轴向扩散阻力,大孔扩散阻力较小,微孔扩散阻力可忽略。在快速变压吸附中,由于气速和温度变化较快,传质系数也会有较大变化,总体趋势是传质系数随着温度和气速的升高而升高。采用恒定传质系数无法准确描述吸附塔内各个时间点、空间点上的传质行为,根据各节点状态计算出的动态估算传质系数能够与吸附塔内的行为有较好的吻合度,模型具有较高的可信性。     

快速变压吸附制氧动态传质系数模拟分析

研究快速变压吸附制氧过程中的传质过程,结合实验数据对全局动态传质系数与常数传质系数进行对比模拟分析,并考察各传质阻力对传质效果的影响。结果表明:基于轴向、膜扩散和孔扩散估算的动态传质系数是有效的。膜阻力是主要阻力,其次是轴向扩散阻力,大孔扩散阻力较小,微孔扩散阻力可忽略。在快速变压吸附中,由于气速和温度变化较快,传质系数也会有较大变化,总体趋势是传质系数随着温度和气速的升高而升高。采用恒定传质系数无法准确描述吸附塔内各个时间点、空间点上的传质行为,根据各节点状态计算出的动态估算传质系数能够与吸附塔内的行为有较好的吻合度,模型具有较高的可信性。     

CR型吸附剂对蔗糖和还原糖的吸附特性

本文提出液相色谱技术测定吸附相平衡常数和传质系数参数的估值模型，测定蔗糖还原糖在碱土金属型的ＣＲ型吸附剂上的吸附相平衡常数和总传质系数。结果表明：吸附相平衡常数随温度的升高而下降，吸附剂的选择性也随之下降；液固相间的总传质系数随温度的升高而增大，并随流速的增大而增大。在三种ＣＲ型吸附剂中，ＣＲ－２型吸附剂有较好的传质动力学性能和对还原糖吸附有较大的选择性。     

结构化5A分子筛吸附床结构及工艺参数对N2/H2吸附性能的影响

利用吸附等温线获得动力学参数,建立了CFD模型,模拟了氢气/氮气在结构化5A分子筛吸附床中的吸附过程,研究了吸附剂层片间距、吸附剂厚度等结构参数和吸附压力、进气流量等工艺参数对混合气吸附效果的影响。结果表明：减小层片间距和吸附剂厚度可显著提高传质系数和床层利用率。增大吸附压力可提高床层利用率,但会减小传质系数。进气流量对传质系数的影响不明显,但当流量较大时,吸附容量和床层利用率均呈减小趋势。结构化5A分子筛吸附剂吸附性能良好。     

苯酚在活性炭纤维上的吸附平衡及动力学研究

利用活性炭纤维（ACF）吸附法处理含苯酚模拟废水,通过间歇静态吸附,测定了室温下苯酚初始浓度及吸附剂质量对吸附性能的影响。结果表明,Freundlich模型能较好地描述该吸附等温过程,苯酚在ACF表面发生多分子层物理吸附;苯酚由溶液主体传递到ACF表面为传质控制步骤。利用超声碱洗方式再生饱和吸附剂,再生后ACF对苯酚吸附容量保持较好。     

CO2吸附强化CH4/H2O重整制氢催化剂研究进展

CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化剂和吸附剂的研究现状及存在的问题,机械混合的催化剂与吸附剂在反应过程中存在吸附产物包覆催化活性位点的问题,导致催化剂活性迅速下降。针对该问题,进一步探讨了不同结构双功能复合催化剂的结构特性、研究现状及其在循环-再生过程中存在的问题,核壳型双功能催化剂具有吸附组分与催化剂组分相对独立、催化组分分散分布和比表面积大等优点,在吸附强化制氢中有进一步研究的潜力。利用双功能催化剂的结构特点,实现反复循环再生过程中催化与脱碳反应的匹配,是推动CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢技术工业化发展的关键。     

吸附法回收废水中柠檬酸的动力学研究

本文对采用吸附法回收柠檬酸的吸附剂、吸附相平衡和吸附动力学进行系统研究。用间歇法测定柠檬酸在选定吸附剂上,不同温度下的吸附等温线国;用微分床法同时测定其膜传质系数和有效表面扩散系数。得出膜传质系数、有效表面扩散系数和相平衡系数的关联式。判别本研究系统为内、外扩散联合控制。     

脱硫石膏改性固体胺复合材料的制备及脱碳性能

将榴莲壳碳化制备生物炭(BC),与硅钙渣混合作复合载体,在其表面浸渍负载五乙烯六胺(PEHA),并加入含水分的脱硫石膏(FGDG),得到胺功能化的含水CO_2固体吸附剂,与不含脱硫石膏的吸附剂相比吸附活性明显改善。通过FT-IR、TGA、SEM及N2吸脱附等手段对吸附剂进行了表征,并在固定床反应器中考察了吸附剂脱硫石膏含量、吸附温度和CO_2浓度对吸附性能的影响。结果表明,脱硫石膏中水的存在改变了氨基与CO_2的相互作用机理。当脱硫石膏含量为30%、吸附温度为85℃时,CO_2最大吸附量为2.33 mmol/g。经12次循环再生后吸附量仅下降了4.2%,表现出良好的吸附稳定性。Clausius-Clapeyron方程计算的等量吸附热介于物理与化学吸附热之间,说明吸附过程中物理与化学作用同时进行。用多个动力学模型对实验数据进行拟合,pseudo-first-order与pseudo-second-order模型均不能准确拟合实验数据,而Avrami模型可较好地拟合整个吸附过程,进一步验证BC/SCS-PEHA-30%FGDG的CO_2吸附过程并非单纯的物理或化学吸附,而是两者同时发生。     

水滑石焙烧产物对阴离子染料萘酚绿B的吸附动力学试验

研究了水滑石焙烧产物对萘酚绿B溶液的吸附动力学,考察了苯酚初始浓度和吸附剂投加量对吸附的影响,并用动力学模型进行了拟合。结果表明水滑石焙烧产物对萘酚绿B的吸附动力学过程可以用准二级模型进行描述。吸附平衡容量随着萘酚绿B初始浓度的增加、吸附剂投加量的降低而增加,而吸附速率随着萘酚绿B浓度的增加、吸附剂投加量的增加而降低。水滑石焙烧产物对萘酚绿B的吸附平衡遵循Langmuir等温线模型。颗粒内扩散模型分析表明水滑石焙烧产物在萘酚绿B溶液的吸附过程中,颗粒内扩散不是唯一的速率控制步骤。     

二氧化碳捕获固体吸附剂的研究进展

采用吸附法降低电厂烟道气中CO_2浓度,关键在于吸附容量大、选择性高、再生能耗低的吸附剂的开发。本文综述了炭基吸附剂、分子筛、金属氧化物、氨基吸附剂以及金属有机骨架材料5种主要的CO_2固体吸附剂最新的研究进展,具体阐述了这几种吸附剂的物理和化学性质,列举了这些吸附剂在燃烧后捕获CO_2应用过程中的吸附性能、存在的问题以及改进的措施。重点探讨了金属-有机骨架材料作为烟气气氛下CO_2吸附剂的应用前景,这种吸附剂具有比表面积大、孔容大、孔隙率高、结构可调等优点,分析表明这是一种极具潜力的CO_2吸附剂。为提高其在烟气环境下的CO_2吸附性能,作者概括总结了4种主要的改性措施,为从事这个领域的工作者扩展了思路。     

活性炭基π络合吸附剂的制备及其脱除二硫化碳性能

以活性炭(AC)为载体,采用浸渍法制备了过渡金属负载型吸附剂。考察了浸渍液、吸附温度对吸附剂脱除低浓度二硫化碳(CS2)性能的影响,并对吸附剂的再生性能进行了考察。通过XRD、N_2-物理吸附、FE-SEM对吸附剂进行了表征。结果表明,K_2CO_3处理能够有效增加AC载体的微孔数量;Ag+在AC表面易被还原成Ag0,降低了其与CS_2的络合作用;Cu(NO_3)_2改性后活性组分为Cu_2O,提高了AC表面软酸性,促进了吸附剂与CS_2的π络合作用。K_2CO_3-Cu(NO_3)_2改性后,吸附剂(CuKAC)脱除CS_2的效果最佳,吸附量达到77.32 mg/g。吸附温度是影响CuKAC吸附剂脱除CS_2性能的重要因素,吸附温度20℃时吸附性能最好。N_2气氛下再生温度200℃时CuKAC的再生率达到100%,10次吸附/再生后吸附剂的吸附能力保持稳定。     

大孔吸附树脂HZ816对红霉素的固定床吸附过程研究

在上柱质量浓度为2.31—6.56 mg/mL、流量为14.33—42.80 mL/h的范围内研究了固定床吸附柱中大孔吸附树脂HZ816对红霉素的动态吸附过程,考察了原料液质量浓度和进口流量等操作参数对穿透曲线的影响。并采用基于液膜及孔内扩散模型的动力学模型,同时考虑吸附树脂颗粒内外扩散阻力及轴向扩散的影响,研究了固定床上红霉素在大孔吸附树脂中的吸附动力学,并从穿透曲线回归得到液膜传质系数孔内扩散系数。结果表明,在实验范围内,该模型能较好地描述红霉素在HZ816树脂上的吸附过程,由模型拟合得到的液膜传质系数随着原料液质量浓度减小而增大,随着流量升高而增大;孔内扩散系数随着原料液质量浓度增大而减小,随着流量升高而减小。为采用大孔吸附树脂HZ816吸附技术分离纯化红霉素工艺提供了实验和理论基础。     

5A沸石分子筛低温变压吸附CO2/CH4实验研究

采用静态容积法测量5A沸石分子筛对CO_2和CH_4的单组份等温吸附曲线,采用低温变压测量不同实验参数对5A沸石分子筛分离CH_4/CO_2混合气体的能力影响。静态实验表明,CO_2和CH_4吸附量随温度的降低而上升,-30℃时CO_2和CH_4在吸附剂上的饱和吸附量最高:分别为4.94 mmol/g和3.0 mmol/g;动态试验表明,增加吸附压力会降低分离效果,减小混合气体分离系数;降低吸附温度有利于CH_4/CO_2分离,提高混合气体分离系数。     

钙基吸附剂中纳米CaO与CO_2反应动力学模型的改进

纳米Ca O基吸附剂的吸附容量经历最初碳化和再生反应循环过程衰减后趋于稳定,研究了经过多次循环预处理后稳定的钙基吸附剂中纳米Ca O与CO2反应动力学。钙基CO2吸附剂预处理条件为碳化反应温度为600℃,再生反应温度为800℃循环42次。采用热重分析仪,在吸附温度550~630℃,CO2分压0.01~0.02 MPa条件下,测定预处理后得到的吸附剂中纳米Ca O与CO2的反应速率。通过优化气-固离子反应吸附模型的参数,拟合实验数据得到改进的反应动力学方程,求得反应活化能为77.7 k J?mol?1,约为新鲜吸附剂第一次吸附反应活化能的2.5倍。方程平均相对误差仅为6.4%。得到的改进动力学方程更真实反映吸附剂在稳定循环使用条件下的纳米Ca O与CO2反应动力学特性。     

包覆改性纳米CaO基CO_2吸附剂的反应吸附性能

对包覆改性纳米CaO基CO_2吸附剂的反应吸附性能进行研究,分别采用惰性材料MgO和TiO_2对纳米CaCO_3表面进行包覆改性,并以铝溶胶为黏结剂,通过混合造粒的方法制备改性纳米CaO基CO_2吸附剂。在相同的吸附温度(600℃)、CO_2分压(0.015 MPa)、再生温度(750℃)以及N_2气氛的条件下,采用热重分析仪(TGA)分别考察了吸附剂的分解温度、吸附速率、吸附容量及循环吸附容量的稳定性。结果表明:MgO和TiO_2包覆改性吸附剂的分解温度较未包覆改性的吸附剂分解温度分别提高了20和35℃:经过30次循环后,包覆改性的吸附剂的吸附速率和吸附容量均明显大于未改性的吸附剂,其中包覆TiO_2改性的吸附剂具有较好的吸附容量稳定性,30次循环后,吸附容量衰减率为34.85%,包覆MgO改性的吸附剂吸附容量衰减率为38.89%,而未经过包覆改性的吸附剂吸附容量衰减率为54.87%。     

ATP颗粒吸附剂对磷的吸附性能

通过静态吸附实验,研究了ATP颗粒吸附剂对水体中磷的吸附性能,并从动力学和热力学角度探讨了吸附作用机理。结果表明,ATP颗粒吸附剂对磷的吸附符合准二级动力学方程,以化学吸附为速率控制步骤;表观吸附活化能Ea为5.883 kJ/mol,说明温度对该吸附过程影响较小;在288³08 K范围内,ATP颗粒吸附剂对磷的吸附符合Freundlich等温吸附方程,该吸附介于单层和多层吸附之间,吸附表面存在一定的不均匀性;由吸附过程的热力学参数ΔG为-4.964308 K范围内,ATP颗粒吸附剂对磷的吸附符合Freundlich等温吸附方程,该吸附介于单层和多层吸附之间,吸附表面存在一定的不均匀性;由吸附过程的热力学参数ΔG为-4.964^-5.403 kJ/mol、ΔS为0.107-5.403 kJ/mol、ΔS为0.107⁰.131 kJ/(mol·K)、ΔH为27.9850.131 kJ/(mol·K)、ΔH为27.985³3.498 kJ/mol,表明ATP颗粒吸附剂对磷的吸附属于自发的、熵增加的吸热过程,同时存在物理吸附和化学吸附。     

AMP-PZ复合体系吸收CO2反应动力学研究

研究了AMP-PZ复合体系吸收CO_2反应动力学,测试了AMP-PZ复合体系吸收CO_2的物性参数、总反应速率、总反应速率常数、表观反应速率常数,拟合了两组分本征反应速率常数与温度的关系式,验证了拟一级反应边界条件。从传质的角度研究了添加PZ对复合溶液吸收CO_2速率的影响,研究结果表明PZ浓度和温度与传质系数正相关,在同一PZ浓度下,随温度的增长传质系数约为原溶液的1～1. 5倍;在同一温度下,随PZ浓度的增加,传质系数可提升至原溶液的2～4倍。研究结论可为CO_2捕集工程设计传质单元高度计算提供参考。     

硅橡胶复合膜用于渗透蒸发的膜传质动力学(Ⅰ)膜面上的对流传质

利用自制的硅橡胶平板复合膜对低浓度乙醇水溶液进行渗透蒸发分离乙醇实验 ,研究了过程的传质动力学。基于液 -膜的串联传质阻力模型 ,通过实验测定了膜的总传质系数 ,采用对比差值方法将总传质系数拆分为膜面上的液膜传质系数和膜内的扩散传质系数两部分 ,分析了液相边界层阻力和膜扩散阻力对总传质系数的影响。特别针对膜面上液体流动状况对膜传质的影响进行了探讨 ,得出了液膜传质系数与Reynolds数及温度的关联式。     

有机膨润土对模拟废水中苯酚的吸附特性

以商品化有机膨润土为吸附剂来处理含酚模拟废水,在利用低温N2物理吸附仪、扫描电镜(SEM)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)系统研究有机膨润土微观结构及表面化学性质的基础上,系统考察了吸附时间、吸附剂用量、温度及溶液pH等因素对模拟废水中苯酚吸附特性的影响,并探讨其吸附过程的动力学。结果表明,该有机膨润土的比表面积及总孔容分别可达31.7m~2/g和0.113cm~3/g,孔径主要分布在3~24nm,属于典型的介孔材料,且具有明显的片层结构和较为丰富的表面官能团。吸附时间、吸附剂用量、温度及溶液pH是影响苯酚脱除的重要因素。当吸附时间为120min、吸附剂用量为2g、温度为30℃、溶液pH为7时,有机膨润土对模拟废水中苯酚的脱除率和吸附量分别为71.32%和1.78mg/g。有机膨润土对苯酚的吸附过程可用伪二级动力学模型描述。