氯化锶非平衡吸附动力学模型及其在制冷中的应用

为了研究氯化锶混合吸附剂-氨气工质对的非平衡吸附动力学模型,对混合比例为4：1（氯化锶：膨胀硫化石墨）的氯化锶-膨胀硫化石墨混合吸附剂的吸附与解吸性能进行了测试与研究。发现其非平衡吸附过程是双变量控制过程而不是单变量控制过程。通过对其等压吸附/解吸过程及解吸滞后现象进行进一步分析,建立了氯化锶混合吸附剂的动力学模型。分别用理论、实验及模型数据拟合吸附制冷过程的COP和制冷量,结果表明,所建立的非平衡动力学模型的拟合结果和实际结果吻合得很好。例如在蒸发温度为0℃、环境温度为25℃、热源温度为90.5℃以上时,拟合COP所带来的最大误差只有1.0%,而理论的平衡吸附性能计算所带来的最大误差为25.8%;理论得到的制冷量比实际值偏高188.1%,而拟合值只比实际值偏高2.1%。     

多盐复合吸附剂的非平衡吸附/解吸特性

以膨胀硫化石墨为基质,制备了新型氯化铵/氯化钙/氯化锰/膨胀硫化石墨复合吸附剂,并测试了其在非平衡条件下的吸附/解吸特性。在与3种单盐各自的Clapeyron反应平衡曲线的比较中发现,该多盐复合吸附剂同时具备这3种单盐的特性,却存在一定的差异。在非平衡条件下的吸附/解吸特性曲线测试过程中发现,该多盐复合吸附剂具备这3种金属氯化物各自的一些性质,却不存在金属氯化物-氨络合过程中普遍存在的吸附滞后现象。在实验的基础上计算和比较了使用不同吸附剂的单级间歇式吸附制冷循环的COP和SCP。结果证明多盐复合吸附剂的性能优于单盐吸附剂。     

多盐复合吸附剂的非平衡吸附/解吸特性

以膨胀硫化石墨为基质,制备了新型氯化铵/氯化钙/氯化锰/膨胀硫化石墨复合吸附剂,并测试了其在非平衡条件下的吸附/解吸特性。在与3种单盐各自的Clapeyron反应平衡曲线的比较中发现,该多盐复合吸附剂同时具备这3种单盐的特性,却存在一定的差异。在非平衡条件下的吸附/解吸特性曲线测试过程中发现,该多盐复合吸附剂具备这3种金属氯化物各自的一些性质,却不存在金属氯化物-氨络合过程中普遍存在的吸附滞后现象。在实验的基础上计算和比较了使用不同吸附剂的单级间歇式吸附制冷循环的COP和SCP。结果证明多盐复合吸附剂的性能优于单盐吸附剂。     

硅胶及其混合吸附剂——水吸附工质对性能测试

测试了硅胶-水吸附制冷工质对的等量吸附线,且利用各类吸附方程对实验测量数据进行拟合以用于硅胶-水冷水机组的整体系统的数值模拟。实验还通过在纯硅胶颗粒中添加黏结剂或膨胀石墨形成混合吸附剂来提高传热性能。研究表明混合吸附剂（黏结剂的含量为1.1％）在解吸过程中前5min的解吸量相对于纯硅胶颗粒吸附剂提高了13.8％;解吸15min时,混合吸附剂的解吸量相对于纯吸附剂仅提高2.5％。表明混合吸附剂有利于缩短吸附循环周期。在添加剂质量分数相同的情况下,利用膨胀石墨作添加剂形成的混合吸附剂与通过浸泡于黏结剂溶液中形成的混合吸附剂的吸附性能相同,但有其各自的优缺点。     

含添加剂沸石分子筛混合吸附剂物理特性及其制冷应用性能

为改善吸附剂用于吸附制冷的传热传质性能,以微米级铁粉、铝粉和非金属膨胀石墨为添加剂,制备了8 种不同烧结型13X 沸石分子筛(包括粉末型和颗粒型)混合吸附剂,对其进行了SEM 观察以及热导率、吸附等 温线、孔径分布等物性的测量与表征分析。结果显示,添加剂为膨胀石墨的粉末型分子筛微粒之间的紧密型最 好,接触面积最大;添加剂为铝粉的粉末型分子筛热导率和热扩散系数最高,相比纯组分颗粒型分子筛的分别 提高了100.9%和315.6%,添加剂为铁粉的粉末型分子筛比热容最低,相比纯组分颗粒型分子筛的降低了33.9%; 加入添加剂的粉末型和颗粒型分子筛的比表面积和孔隙率都有不同程度的降低,其顺序由高到低均为膨胀石墨、铝粉、铁粉。将制备的各种混合吸附剂应用于吸附制冷单元管进行实验测试,讨论分析了其循环周期、制冷量、COP 和SCP 等性能指标的改进与吸附剂物性改变之间的内在联系。     

MnCl_2/CaCl_2-NH_3再吸附系统的制冷性能

利用膨胀硫化石墨为基质研制了固化混合吸附剂,并搭建了低品位热能驱动的MnCl_2/CaCl_2-NH_3为工质对的再吸附制冷系统。对该系统进行实验研究,结果表明:160℃热源温度为制冷性能系数(COP)的拐点温度,最大制冷功率为2.98kW。当热源温度高于160℃时,系统显热负荷增大,继续加热高温床会降低制冷效率。当制冷温度为15℃时,系统COP为0.284~0.396;单位质量吸附剂的制冷功率(SCP)为100.3~338.8W·kg~(-1)。SCP随热源温度的升高而逐渐升高。     

制冷用复合吸附剂的制备和性能研究

以13x分子筛和氯化锶为主要原料,采用浸泡、压块和焙烧3种方法制备用于吸附制冷的复合吸附剂;用静态法测定自制复合吸附剂的水吸附量,焙烧法制得的复合吸附剂最高吸附量达57.6%,大大高于13x的水吸附量;通过正交实验优化自制复合吸附剂的原料配比。在吸附制冷模拟实验装置上评价复合吸附剂的制冷性能,测得COP值和SCP值最高为0.27和0.079w/g。综合实验结果,焙烧法制得的复合吸附剂优于其他两种方法。     

磁性树脂和活性炭混合吸附剂吸附腐殖酸研究

采用磁性树脂和活性炭混合吸附剂对腐殖酸(HA)进行吸附,研究不同质量比混合吸附剂对HA的吸附,利用吸附动力学、吸附等温线和动态吸附脱附实验对树脂吸附、脱附过程进行分析。结果表明,当磁性树脂和活性炭的质量比为9:1时,混合吸附剂对HA的吸附容量最高,吸附过程符合准2级动力学模型。混合吸附剂对HA的吸附等温线更适合Langmuir模型,25℃时拟合饱和吸附量可达135.1 mg/g。动态吸附过程中,混合填柱固定床对HA的吸附要优于分层填柱,体积比1:1质量分数10%的NaOH、质量分数10%的NaCl对2种吸附固定床能快速脱附。     

酿酒酵母吸附海水中铅离子的研究

将酿酒酵母菌制成的生物吸附剂用于重金属污染海水中Pb2+的生物吸附,研究了pH值、吸附剂用量、吸附温度、Pb2+初始浓度、吸附时间等因素对生物吸附效果的影响。结果表明,酿酒酵母对海水中Pb2+具有较好的吸附效果,最佳吸附条件为:pH值6、吸附剂用量1.0g·L-1、吸附温度40℃、Pb2+初始浓度50mg·L-1、吸附时间120min,吸附率达94.57%。吸附过程能较好拟合Langmuir方程,理论最大吸附量为60.98mg·g-1。动力学分析表明,酿酒酵母对海水中Pb2+吸附120min达到平衡,吸附过程可用准二级反应动力学模型拟合,相关系数为0.9991。原子力显微镜照片显示,Pb2+被吸附到酿酒酵母表面,与细胞壁上的物质结合生成沉淀物附着在细胞壁上。     

MnCl2/CaCl2-NH3再吸附系统的制冷性能

利用膨胀硫化石墨为基质研制了固化混合吸附剂,并搭建了低品位热能驱动的MnCl₂/CaCl₂-NH₃为工质对的再吸附制冷系统。对该系统进行实验研究,结果表明：160℃热源温度为制冷性能系数（COP）的拐点温度,最大制冷功率为2.98 kW。当热源温度高于160℃时,系统显热负荷增大,继续加热高温床会降低制冷效率。当制冷温度为15℃时,系统COP为0.284~0.396;单位质量吸附剂的制冷功率（SCP）为100.3~338.8 W·kg^-1。SCP随热源温度的升高而逐渐升高。     

膨胀石墨负载氧化锌吸附废水中的Cr(Ⅵ)

采用化学氧化法将氧化锌负载在膨胀石墨表面,制备了膨胀石墨氧化锌复合材料。以废水中的Cr(VI)为去除对象,采用静态吸附法,研究了Cr(VI)在膨胀石墨氧化锌表面的吸附行为,探讨了Cr(VI)初始浓度、溶液pH等因素对吸附效果的影响;并从吸附热力学和动力学角度讨论了吸附机理。结果表明,吸附量可达99.46 mg/g,吸附焓变为11.64 kJ/mol;拟二级动力学模型和Langmuir等温方程式能较好的拟合吸附过程,证明Cr(VI)主要以单分子层形式被吸附于吸附剂表面且整个吸附过程放热反应占主导地位。     

采用SrCl2-NH4Cl-NH3工质对的二级吸附式冷冻循环性能

吸附式制冷是一种绿色环保节能的制冷技术,在低于100℃的低品位热能如废热能、太阳能等的利用方面具有广阔的发展前景。为了能够利用这部分的能源,提出了由吸附制冷过程与再吸附过程组成的二级吸附式制冷循环。采用SrCl₂-NH₄Cl-NH₃作为工质对,测试不同蒸发温度与冷却温度下吸附剂的吸附与解吸性能。实验测试结果表明：当热源温度为70℃时,二级吸附式制冷也能够实现-25℃下的冷量输出。在测试工况下,氯化锶的最大吸附量达到了理论吸附量的94%。80℃热源、25℃冷源以及-25℃制冷条件下二级吸附式制冷循环的COP和SCP达到了0.250与160 W·kg^-1。这个数值与CaCl₂-BaCl₂-NH₃两级冷冻在85℃驱动热源以及同等的冷源与制冷温度条件下的数据相对比,驱动热源需求降低了5℃,COP提高了4%,SCP提高了10%以上。     

发动机尾气余热驱动的吸附式空调系统仿真与测试

针对在高太阳辐射地区,柴油车驾驶室内使用车载空调会增加车辆发动机的耗油量、降低柴油车经济效益的问题,搭建了一套由发动机尾气余热驱动的吸附式车载空调系统。系统由填充有氯化钙/氯化锰/硫化膨胀石墨复合吸附剂的吸附床、蒸发器、冷凝器、储液罐和阀门组成,使用氨作为制冷剂,利用车辆在行驶时接触到的自然风为吸附床冷却,在发动机尾气余热的驱动下,为驾驶室内提供连续的制冷效果。结合仿真和实验测试,对所设计系统的制冷性能进行了分析,仿真结果表明,系统最优循环时间为45 min,系统的理论平均制冷功率可达3.5 kW以上,系统COP处于0.2～0.25之间。实验结果表明,在230℃的尾气温度条件下,系统能产生3 kW的平均制冷量。在40℃环境温度条件下,系统在蒸发器进出口处的平均温差为6.5℃,平均制冷量为3.2 kW。     

可低温驱动的凝胶复合吸附剂的制备及吸/脱附性能研究

以丙烯酰胺单体、碳纳米管和无水氯化锂为原材料,通过原位聚合法制备了一种新型复合吸附剂,该吸附剂呈水凝胶形式。采用扫描电子显微镜和同步热分析仪对吸附剂进行表征,并用恒温恒湿箱测试了复合吸附剂的动态吸附/解附性能以及平衡吸附性能。研究表明,凝胶复合吸附剂在25℃和75%RH下,平衡吸附量高达1.75 g/g,是硅胶基复合吸附剂的2.5倍以上;并在45℃环境中解吸出70%的吸附水量;采用线性驱动力模型拟合计算了相同工况的动态吸附速率,与国内外其他复合吸附剂相比,本文吸附剂的吸附速率系数和吸附量均有很大提升。     

MoS2-PAN吸附膜对铜离子的吸附性能影响规律

利用聚丙烯腈(PAN)为基膜、硫化钼(MoS2)为改性剂制备MoS2-PAN有机-无机复合膜.利用PAN基膜对重金属离子进行选择性、PAN固含量以及温度因素进行吸附性能实验,并通过SEM、FTIR进行表征.在此条件下,通过添加MoS2提高吸附膜材料对Cu2+的吸附能力,分别改变MoS2固含量、pH值、温度、反应时间得到最优吸附量,并通过动力学拟合曲线、等温吸附模型以及热力学模型确定反应机理,并通过解吸实验考察吸附膜解吸再生效应.结果表明:在温度为30℃,pH=6的条件下添加MoS21wt％对Cu2+吸附180 min吸附性能达到最优,Langmuir等温吸附模型更符合该吸附过程,准二级动力学模型更符合该吸附的动力学过程.吸附是一个自发的吸热过程.     

荔枝皮吸附水中孔雀绿的响应曲面法研究

采用Box-Behnken响应曲面优化设计对荔枝皮吸附去除水中染料孔雀绿（MG）的影响因素（如吸附时间、吸附剂用量、pH值）进行研究,建立了去除率和上述因素之间的二次多项式模型,得到荔枝皮吸附孔雀绿的最佳吸附条件为：温度25℃、吸附时间122.31min、吸附剂用量2.81g/L、pH=6.75、MG浓度为100mg/L,最优条件下荔枝皮对孔雀绿的吸附去除率可以达99.75%。用Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,其中Langmuir方程拟合效果最好,其最大吸附量为142.86mg/g,且吸附过程符合假二次动力学模型。此外,热力学结果表明,荔枝皮对孔雀绿的吸附属于自发的吸热过程。结合吸附-解吸循环实验和对吸附的FT-IR表征,表明荔枝皮是一种极具潜力的高效的吸附剂,能有效去除水中的孔雀绿离子。     

环保型吸附制冷工质对及其制冷性能

选取13X分子筛、凹凸棒土和氯化锶等为主要吸附材料，制备了一系列有着优良吸附性能的复合吸附剂(M4-0132、M1-9906、M1-0001和M2-0003)。测定了水、乙醇在自制复合吸附剂上的吸附等温线。根据吸附等温线拟合参数对水、乙醇与自制复合吸附剂组成的吸附工质对的特征吸附功计算表明：复合吸附剂-水吸附工质对的特征吸附功约为13X分子筛-水的12％-29％；复合吸附剂-乙醇吸附工质对的特征吸附功约为活性炭-乙醇的10％-20％。采用吸附制冷体系(液体-气体-吸附剂)的稳态平衡方程，对水和乙醇与复合吸附剂组成的吸附工质对适合的制冷场合分析表明：M4-0132-水和M1-0001-水工质对可用于大循环量的制冷体系，例如空调系统的场合：M1-9906-乙醇和M2-0003-乙醇工质对可用于低温制冷体系，例如制冰和冷冻系统的场合。M1-9906-水工质对的吸附制冷量是13X-水的2．0～2．5倍；在60～120℃再生条件下，M4-0132-水工质对的吸附制冷量为441～924kJ．kg^-1。40～100℃再生条件下，M1-0001-乙醇工质对的吸附制冷量315～909kJ.kg^-1，是活性炭-乙醇的2.2～5.9倍。     

基于多功能热管的高效吸附式制冰机组回质回热实验研究

设计了一种基于多功能热管的高效吸附式制冰机组,采用氯化钙/活性炭复合吸附剂和氨作为吸附工质对。吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由热管工作完成,对该新型吸附制冰机组进行了回质回热研究,结果表明,回质回热型循环可使机组的制冷性能系数COP提高25.5 %,加热量减小约13 %,同时冷却器负荷降低约21 %;采用先回质后回热方式,在回质过程中继续加热解吸床可进一步增加机组制冰量。与传统回质相比,系统COP和单位质量吸附剂制冷功率SCP提高幅度均在15 %以上,且机组SCP的提高幅度高于COP的幅度;吸附制冰机组性能随冷却水温度的升高而下降,但系统的SCP始终维持在较高的水平。当冷却水温度为27℃、蒸发温度为-18.9℃时,系统的SCP仍然高达356.5 W·kg-1。     

膨胀石墨对废水中直接大红4B吸附脱色性能研究

本文以膨胀石墨为吸附剂。研究了它对直接染料大红4B的吸附性能，主要探讨了膨胀石墨投入量、吸附时间、PH和温度等因素对吸附行为的影响。结果显示，膨胀石墨对直接大红4B具有较好的吸附效果，吸附1h才能达到平衡。体系PH值对吸附性能影响不大，温度越高去除效果越好，但吸附量增加不大。     

氯化钠-氯化锶-水三元体系25℃相平衡研究

采用等温溶解平衡法,研究了三元体系氯化钠-氯化锶-水25℃时的相平衡。同时测定了平衡溶液的密度和折光率等物化性质。根据实验研究数据,绘制了该三元体系的相图。相图由一个无变量点、两条单变量曲线和氯化钠、六水合氯化锶两个结晶相区构成。确定了该体系无变量点的液相组成为氯化钠质量分数等于7.40%、氯化锶质量分数等于29.42%;对应的平衡固相为六水合氯化锶和氯化钠。两种原始组分氯化钠和六水合氯化锶间未形成复盐或固溶体,六水合氯化锶未发生脱水,体系属于简单共饱型。