丙烯丙烷吸附分离材料研究进展

在丙烯的生产过程中,因丙烯/丙烷的分子大小及挥发性较为接近而难以高效分离,其精馏分离过程能耗较高。变压吸附(PSA)技术作为一种高效的气体分离技术,其核心是高效吸附剂的开发。该文综述了近年来国内外关于丙烯/丙烷分离吸附剂的研究进展。重点介绍了分子筛、碳分子筛以及金属-有机骨架材料(MOFs)在丙烯/丙烷分离上的应用。详细阐述了影响多孔材料丙烯/丙烷吸附分离比的关键因素,并对比了几种吸附分离材料的优缺点。研究发现,应根据实际应用场合、原料气体的组成、丙烯/丙烷相对含量以及吸附材料的实际使用条件等来选择合适的吸附剂。最后,对丙烯/丙烷吸附分离材料的开发及其在实际中的应用进行了展望。     

变压吸附技术净化分离有机蒸气的研究进展

从变压吸附分离回收低沸点和中高沸点有机蒸气、变压吸附用吸附剂以及变压吸附分离回收有机蒸气工艺及其过程的计算机模拟等方面,评述了变压吸附技术在净化分离有机蒸气方面的研究进展。指出今后的研究方向为:新型变压吸附用吸附剂;多种分离过程的集成技术;过程优化设计;智能型控制系统;多成分有机气体的变压吸附分离;利用计算机进行变压吸附过程模拟的基础研究;吸附和脱附的传质、传热基础理论等。     

生物质基金属吸附材料改性的研究进展

通过对生物质吸附材料的改性方法及在金属离子吸附分离方面的应用进行分析,对用于金属离子吸附分离的生物制基吸附材料的改性方法进行分类。总结了生物制基吸附剂固定化、复合改性、化学修饰及生物质炭化四类改性方法的特点及在溶液中金属离子分离中的应用。根据目前生物质基金属吸附材料改性研究中存在的问题和不足,提出提高生物质吸附剂改性机理认识和加快开展实际应用是今后的研究重点。     

柠檬酸改性柚子皮基活性炭对模拟染料废水的吸附研究

为合理利用资源,提高资源利用率,研究了农林废弃物等各类生物质资源在环境保护领域的应用。采用柚子皮为原料,制备经柠檬酸改性的活性炭吸附剂,用于处理中性红染料并对其过程进行试验分析。探索了柠檬酸改性柚子皮基活性炭吸附剂对中性红染料的吸附机理,分析了吸附时间、吸附剂浓度、溶液pH值及吸附温度等因素对吸附效果的影响。试验结果表明,吸附时间、吸附温度及溶液pH值的增加,将有利于吸附过程的进行,吸附剂浓度的增加则会使得吸附过程的去除率呈现先增大后减小的现象,而吸附量持续降低。     

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%。     

用类比法研究吸附现象

吸附是发生在物质界面上的一种现象。多年来,许多科学工作者对固—气、固—液、液—液之间的吸附进行了大量的研究。得出了不少理论模型与经验公式。其中固—气之间的吸附理论较成熟。类比法是发展科学知识的一个重要方法。本文应用这一方法,根据现在已有的吸附理论去探讨其它的吸附过程,得出了一些试探性的结论。供读者参考。类比法是根据两个(或两类)对象之间在某些方面相似或相同而推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑方法。许多重     

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%。     

多孔碳吸附分离CO_2研究进展

多孔碳材料由于其高比表面积、低密度、较高的热稳定性以及化学稳定性而被广泛应用于气体吸附、储存与分离、催化剂载体和电极材料等诸多领域,因此多孔碳材料成为研究人员关注的焦点。本文综述了活性炭、碳分子筛和碳纳米管等多孔碳材料对CO_2吸附分离性能的研究进展。还介绍了多级孔碳在吸附CO_2中的研究进展。指出了多孔碳材料作为CO_2的吸附剂的不足,并对CO_2吸附分离及其吸附剂的发展进行了展望。     

活性炭对CO_2的吸附与解吸研究进展

本文介绍了工业上CO2的主要来源及应用,以及工业上分离、回收CO2的常用方法。同时介绍了活性炭在变压吸附分离气体领域的应用,以及变压吸附过程中吸附剂再生的常用方法。详细综述了活性炭的孔结构、表面化学结构等因素对CO2的吸附及解吸性能影响的研究进展。     

金属有机框架材料吸附VOCs影响因素研究进展

挥发性有机化合物（VOCs）对环境和人体健康均具有严重危害,而吸附法作为有效的VOCs脱除技术已得到广泛应用。在众多吸附剂中,金属有机框架材料（MOFs）以其极大的比表面积、可调节的孔径和可修饰性等优势,在VOCs脱除领域展示出良好的应用前景。本文首先介绍了在吸附过程中涉及到的吸附机理,从影响因素角度回顾了近年MOFs在VOCs吸附方面的研究进展。按照吸附质与吸附剂的几何结构、改性官能团、MOFs的金属位点、酸碱、水和碳材料复合等多个方面剖析了吸附过程中的影响因素,并将其分为内部影响因素和外部影响因素两大部分。针对影响因素归纳了提高吸附量的主要方法,并对MOFs吸附VOCs的吸附量进行了汇总。最后总结并展望了未来应用MOFs吸附VOCs的研究发展方向,期望为深入研究VOCs脱除技术提供有价值的参考。     

Development of an equilibrium theory solver applied to pressure swing adsorption cycles used in carbon capture processes

An equilibrium theory simulator (Esim) for the simulation of cyclic adsorption processes is presented. The equations are solved with a Godunov upwind flux scheme that does not require either the evaluation of characteristics or shock equations or the imposition of a numerical entropy condition to track shocks. Esim is able to simulate non-trace and non-isothermal adsorption systems with any adsorption isotherm. Esim has been validated against gPROMS based simulations that use the full set of governing equations (including mass and heat transfer resistances and axial dispersion) carried out under conditions close to the limits where equilibrium theory is valid. Esim enables the establishment of bounds for the optimal performance of an equilibrium driven separation and requires only the measurement of adsorption isotherms.     

柔性金属有机骨架材料(MOFs)用于气体吸附分离

柔性金属有机骨架材料(MOFs)具有高度有序的网络结构与可变形的骨架,其骨架结构会对外界的温度、压力及客体分子的刺激产生独特的结构响应。近几年来,柔性MOFs在气体吸附、气体分离、传感等领域显示出巨大的应用潜力。截至目前,研究者们对柔性MOFs的研究仅局限于对其结构形变的机理解释,而缺乏对柔性MOFs应用于相关化工过程的性能研究。本文着重对近年来柔性MOFs在气体吸附分离领域的研究进展进行了综述,并详细地分析了柔性MOFs结构与其气体吸附分离性能之间的构效关系。通过分子模拟结合实验,讨论了柔性MOFs结构对气体分子的平衡吸附与动力学扩散的影响。分析表明,设计合成具有良好吸附选择性与扩散性能的柔性MOFs是其应用于绿色、高效气体分离过程的重要发展方向。     

Insights into the modeling of adsorption isotherm systems

Concern about environmental protection has increased over the years from a global viewpoint. To date, the prevalence of adsorption separation in the environmental chemistry remains an aesthetic attention and consideration abroad the nations, owning to its low initial cost, simplicity of design, ease of operation, insensitivity to toxic substances and complete removal of pollutants even from dilute solutions. With the renaissance of isotherms modeling, there has been a steadily growing interest in this research field. Confirming the assertion, this paper presents a state of art review of adsorption isotherms modeling, its fundamental characteristics and mathematical derivations. Moreover, the key advance of the error functions, its utilization principles together with the comparisons of linearized and non-linearized isotherm models have been highlighted and discussed. Conclusively, the expanding of the nonlinear isotherms represents a potentially viable and powerful tool, leading to the superior improvement in the area of adsorption science.     

应用Wilson方程和均相溶液理论计算固液吸附平衡

固液吸附平衡计算对于吸附分离设计具有重要意义。采用吸附质固体溶液理论并用Wilson方程描述各组分之间的相互作用,计算了6个烃类二元液体混合物在分子筛NaX和KBaY、硅凝胶和活性炭上的吸附平衡数据,进一步考察了该理论的适用性和计算精度。结果表明,该理论模型可以较好地关联二元液相混合物在固体表面的吸附等温线,关联结果的总平均相对偏差为5.0%,而且该模型可以预测其他温度下的吸附平衡,预测精度也在5%之内。     

Calculation methods for multicomponent adsorption equilibria

The knowledge of multicomponent adsorption equilibria is of great importance for the industrial design and application of adsorptive purification and separation processes. As the experimental determination of the required data is time-consuming and costly, theoretical help is desirable. This contribution presents and assesses the most common theoretical approaches to the calculation of multicomponent adsorption equilibria. The models are based on the assumption of an adsorbed solution, extension of the volume filling of micropores theory or statistical thermodynamics. These models are applied to different adsorptive/adsorbent systems with ideal and non-ideal equilibrium behaviour. It is established that, at low coverages of adsorbent surfaces, all theories provide good estimates of the adsorbed phase composition and total loading while, at high saturations, no model is completely satisfactory.     

Role of the desorbent in bulk adsorption separations: Application to a chlorotoluene isomer mixture

The role of the desorbent in bulk separation processes in gaseous phase based on displacement chromatography is analysed in detail. The optimal desorbent is characterized by adsorptivity intermediate between those of the components to be separated. When using such a desorbent, classical chromatography and optimal recycle chromatography yield, according to the equilibrium theory, identical process performance. If a weak or a strong desorbent is used, then optimal recycle chromatography is the most convenient.When the appropriate desorbent can not be found, the use of two desorbents, one strong and the other weak, can lead to improved separation performances with respect to the use of one of the two desorbents alone. The optimal operation involves the use of two separate desorbent pulses of suitable duration, the first constituted by the pure strong desorbent and the second by the pure weak one.The analysis is developed using the equilibrium theory of multicomponent chromatography and a detailed pore diffusion model. The obtained results are experimentally verified in the case of the separation of a o- and p-chlorotoluene mixture through adsorption on zeolite X, investigating various possible desorbents.     

稀有气体Xe/Kr吸附分离研究进展

稀有气体Xe/Kr的高效捕集分离是气体工业、核环境监测和乏燃料处理等领域的重要分离过程之一。氙与氪结构与极化率相似,传统低温精馏方法借助氙与氪的沸点差异实现二者分离,能耗巨大,吸附分离是较为理想的替代分离技术。以金属有机框架材料为代表的新型多孔材料具有结构多样性与高度可设计性,通过调节材料微孔表面的极化环境与孔道窗口结构,借助氙与氪极化率的微小差异,可实现对二者的精准辨识,有良好的吸附分离性能与应用前景。重点综述了金属有机框架材料在氙氪分离中的研究进展,归纳了材料的极化环境、孔道结构、框架柔性等因素对氙氪吸附分离性能的影响规律,探讨了金属有机框架材料在氙氪吸附分离研究中存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。     

氨气吸附材料的研究进展

氨是一种典型的有毒有害气态碱性污染物,也是PM2.5二次颗粒物的主要成因之一,大量含氨尾气排放不仅严重影响人类健康和生活环境,还会造成氨资源浪费。本工作综述了近年来多孔材料用于氨气吸附分离的研究现状和进展,重点论述了沸石、硅胶、活性炭、氧化石墨烯、多孔有机聚合物、共价有机骨架和金属?有机骨架材料改性前后对氨气的吸附性能,总结了吸附材料的改性方法,分析了该领域发展面临的主要问题,对未来的研究方向提出了建议。