C02，CH4在全硅MFI型沸石中吸附的分子模拟

采用巨正则蒙特卡洛（GCMC）分子模拟方法研究了CO2,CH4分子在全硅MFI型沸石中的吸附行为,计算得到了纯组分和两组分的混合物在不同温度时的吸附等温线;分析了全硅MFI型沸石对混合组分的选择性吸附;模拟还得到了COz,CHt分子在全硅MFI型沸石中的吸附位。     

Adsorption separation of CO2, CH4 and N2 on β-zeolite with different SiO2/Al2O3 ratios

采用体积法在273 K和303 K温度下对CO2、CH4和N2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附分离性能进行了研究。实验结果表明,Langmuir-Freundlich模型能够较好地拟合吸附实验数据;同一样品上,CO2的吸附量要大于CH4和N2的吸附量;随着硅铝比的减小CO2的吸附量增加,而硅/铝比对CH4和N2的吸附量的影响较小。通过结合Virial方程计算CO2、CH4和N2在不同硅/铝比β沸石上的亨利定律常数和吸附选择性,发现所研究样品对CO2/CH4和CO2/N2均具有很高的吸附选择性,随着样品硅/铝比的减小,CO2/CH4和CO2/N2的吸附选择性显著增加,说明较低硅/铝比β沸石有利于分离CO2。用Clausius-Clapeyron方程求得CO2、CH4和N2在不同硅/铝比的β沸石上的吸附热与吸附量无关,表明β沸石是一种表面势场均匀的吸附剂。     

MFI沸石中Maxwell-Stefan扩散系数与覆盖率的关系

基于描述多孔介质中表面扩散的Maxwell-Stefan（M-S）方程,结合本文动力学Monte Carlo（KMC）模拟及文献中分子动力学（MD）模拟数据,提出了MFI沸石中M-S扩散系数与覆盖率依赖关系的新表达式.该关系式考虑了分子间相互作用以及饱和吸附覆盖量对扩散系数与覆盖率依赖关系的影响,用于预测强受限组分CF₄、弱受限组分CH₄以及中度受限组分Xe等7种单组分在MFI沸石中的M-S扩散系数时,结果较现有其他关系式更为合理.     

C1-C7直链烷烃在MFI沸石内吸附行为的分子模拟

本文用巨正则系综蒙特卡罗（GCMC）及构型偏移蒙特卡罗（CBMC）的方法模拟了300K时C1—C7直链烷烃分子在MFI沸石分子筛中的吸附行为，并用目前常用的几种吸附理论对之进行拟和。包括单双点Langmuir吸附等温式、拟化学近似吸附等温式及Gibbs吸附等温式。双点Langmuir吸附等温式取得了最好的拟和效果。模拟及拟和结果说明了MFI沸石内通道吸附性能具有非均一性，也说明了吸附分子间相互作用对分子在沸石中的吸附行为的影响不能忽略，所以若要建立描述的客体分子在沸石内的吸附行为的较好模型，推导模型时必需考虑沸石的这种非均一性及吸附分子之间的相互作用。     

基于沸石ZSM-5的CH_4/N_2/CO_2二元体系吸附平衡

采用Rubotherm磁悬浮天平测量CH4、N2和CO2在沸石ZSM-5上的单组分吸附平衡等温线,温度273~353K,压力0~500 kPa。采用Sips模型、Toth模型和MSL模型对单组分吸附平衡实验数据进行拟合,拟合结果良好,非线性回归得到相应的模型参数。测量双组分CO2/N2、CO2/CH4和CH4/N2在沸石ZSM-5上的竞争吸附平衡等温线,实验温度为293 K,实验压力为0~500 kPa。采用基于Sips模型的理想吸附溶液理论和双组分MSL模型预测双组分气体在沸石ZSM-5上的竞争吸附平衡等温线,并与实验结果进行比较,预测结果良好。比较CO2/N2、CO2/CH4以及CH4/N2体系在沸石ZSM-5上的竞争吸附选择性系数,探究沸石ZSM-5吸附分离烟道气(CO2/N2体系)、垃圾填埋气(CO2/CH4体系)或煤层气(CH4/N2体系)的可行性,为将来进行工艺设计提供基础数据。     

MER型沸石吸附分离CO2/CH4的分子模拟

MER型沸石在吸附分离CO₂/CH₄方面展现出良好的工业应用前景,受到广泛关注,但还缺乏理论基础数据。本文采用巨正则蒙特卡洛（GCMC）模拟方法,以全硅MER型沸石作为对照,模拟分析了CO₂/CH₄在Na⁺、K⁺、Cs⁺和Ca²⁺交换的MER型沸石中的吸附分离行为。结果表明：不同阳离子交换的MER型沸石对CO₂和CH₄的吸附符合Langmuir-Freundlich吸附等温线模型,平衡吸附量的大小顺序为：Ca-MER＞Na-MER＞K-MER＞Cs-MER,与沸石的自由体积和比表面积大小顺序一致,且近似成线性关系,选用高价阳离子MER型沸石可以提高吸附量;CO₂和CH₄主要分布在沸石的pau笼中,在d8R笼和ste笼中也有少量分布;骨架外阳离子与CO₂的强吸附作用和独特的八元环窗口孔径是MER型沸石对CO₂/CH₄混合组分表现出超高吸附选择性的原因,吸附选择性高达1000以上。综合吸附量、吸附热和吸附选择性分析指出,Na-MER和K-MER型沸石是优良的CO₂吸附剂。本研究为MER型沸石吸附分离CO₂/CH₄提供了理论依据和实验指导。     

CH4/CO2混合组分在13X分子筛上的吸附平衡及分离性能

采用高精度智能重量分析仪IGA-100对13X分子筛进行CH4、CO2的吸附分离实验。于298、310、326 K温度下,分别测定了CH4、CO2纯组分及混合组分的吸附等温线。纯组分吸附等温线用DL(Double-Langmuir)模型拟合,并通过DL-IAST(Ideal Adsorbed Solution Theory,IAST)模型与实验测定值进行比较。利用该模型计算出不同温度下混合气中各组分的吸附量,得到了CO2的吸附选择性。结果表明,DL-IAST模型可以准确地描述CH4、CO2在13X分子筛上的吸附行为。在298 K时,随着压力的增加,CO2的吸附选择性增加,最后稳定在80左右;当温度一定时,CO2吸附选择性随着混合物中CO2浓度增加而减小。     

不同管径碳纳米管中CO_2/CH_4分离的分子模拟

生物甲烷路线在CO2减排和节能方面有很大的应用前景。而对生物沼气的分离是此路线的一个关键问题,特别是在60℃和0.1 MPa下。巨正则Monte Carlo(GCMC)和平衡分子动力学(EMD)的分子模拟方法研究CO2和CH4在不同管径的碳纳米管(CNT)中的吸附和扩散,可以从分子层面研究生物沼气的分离机理。分别计算了CO2/CH4二元混合物吸附量、吸附选择性、自扩散系数和渗透选择性等参数。模拟结果表明:由于碳管的受限空间和CO2与碳纳米管壁面分子之间强相互作用,导致二元等物质的量的混合物CO2/CH4的吸附量和扩散系数的差异。CO2的吸附量和自扩散系数都比CH4的大。渗透选择性在碳管管径达到最接近1 nm时达到最大值,此时混合物的分离过程是吸附控制,而非扩散控制。     

CO2/CH4在活性炭上吸附与分离的分子模拟

Monte Carlo 模拟(GCMC)研究了CO2和CH4在活性炭中的吸附情况.氢气和二氧化碳分子被模拟作Kennard-Jones球体,活性炭用一个裂缝气孔模型代替.研究了压力、温度、孔径活性炭对CO2(以CH4为基准)的选择性的影响.结果表明,低压、低温、孔径越小,选择性越大,即对分离CO2和CH4有利;233 K、孔径为2.29 nm以及低压下选择性达到10,此时分离效果较好.     

CO_2/CH_4在活性炭上吸附与分离的分子模拟

Monte Carlo模拟（GCMC）研究了CO2和CH4在活性炭中的吸附情况。氢气和二氧化碳分子被模拟作Ken-nard-Jones球体,活性炭用一个裂缝气孔模型代替。研究了压力、温度、孔径活性炭对CO2（以CH4为基准）的选择性的影响。结果表明,低压、低温、孔径越小,选择性越大,即对分离CO2和CH4有利;233 K、孔径为2.29 nm以及低压下选择性达到10,此时分离效果较好。     

高压下煤对CH4/CO2二元气体吸附等温线的研究

研究了晋城和潞安煤在高压下对纯 CH4,CO2 及其二元混合气体的吸附特性 ,在对混合气体绝对吸附量计算公式推导的基础上 ,对绝对吸附等温线进行了研究 .结果表明 :高压下煤对混合气体的吸附介于纯 CH4和 CO2 之间 ,Gibbs吸附等温线和绝对吸附等温线表现出较大的差异 ;煤对混合气体中 CH4和 CO2 的吸附呈现出不同的吸附特点 ;煤对 CO2 优先吸附 ,并且随着压力的升高 ,煤对 CO2 选择性吸附能力增加 .本研究结果对开展注烟道气提高煤层采收率和煤层埋藏CO2 具有一定的指导作用 .     

CO2/CH4 and CH4/N2 separation on isomeric metal organic frameworks☆

Two isomeric metal-organic frameworks(MOFs) with 2-dimensional(2D) and 3-dimensional(3D) topologies both comprised of Cu(Ⅱ) and OTf(OTf = trifluoromethanesulfonate) ions were synthesized and characterized.The CO_2,CH_4 and N_2 adsorption properties of the two isomeric MOFs were investigated from 263 K to 298 K at0.1 MPa.The results showed that the 2D MOF exhibited a higher selectivity for CO_2 from CO_2/CH_4 and CH_4from CH_4/N_2 compared to the 3D MOF,even though it possessed a lower surface area and pore volume.The higher adsorption heats of gases on the 2D MOF inferred the strong adsorption potential energy in the layered MOFs.Dynamic separation experiments using CO_2/CH_4 and CH_4/N_2 mixtures on the two MOFs proved that the2 D MOF had a longer elution time than the 3D MOF as well as better separation abilities.     

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.     

水合物法快速脱除天然气中二氧化碳

水合物法脱除天然气中CO2是一种新的天然气脱碳分离技术,可用于初步大量脱除高含CO2天然气和沼气中的CO2.为天然气脱碳提供一种工艺简单、流程快和环保的方法.笔者用CO2(摩尔分数为33.00％)/CH4混合气模拟高含CO2的天然气,在1L的反应釜内,研究混合气水合过程随压力和气水体积比的变化,分析水合过程的温度、压力...     

稀四氟化碳气体混合物传递性质的确定(英文)

In our previous work, we calculated transport properties of pure gaseous polyatomic carbon tetrafluoride (CF4) and five equimolar binary gas mixtures of CF4 with noble gases through inversion technique. The present work is a continuation of our studies on determining the transport properties of binary gas mixtures CF4 with some gases including three diatomic molecules CO, N2, and O2, a linear polyatomic CO2, and two non-linear polyatomic molecules SF6 and CH4. The Chapman-Enskog and Vesovic-Wakeham methods as well as inversion procedure are used to determine the viscosities, diffusivities, and thermal conductivities, which deviates from the literature values within 1%, 4%, and 5%, respectively.     

MOFs 材料金属位点设计及沼气纯化应用研究

改变MOFs材料的中心金属能影响其气体的亲和性和双组份气体的吸附选择性（如比表面积,孔道结构,内部电场等）,本文合成并表征了M－DABCO系列（M＝Ni, Co, Cu, Zn） MOFs材料。并应用理想吸附溶液理论（Ideal Adsorbed Solution Theory,简称IAST）量化模拟了环境条件下双组分混合气体（组分比CO2：CH4＝40％：60％）的吸附选择性。 Ni－DABCO材料具有良好的CO2吸附性能和在环境条件下对CO2／CH4混合气体的吸附选择性。本文通过实验、表征及计算等来讨论中心金属对M－DABCO系列吸附位点的影响。     

吸附剂特性对CO2/CH4吸附分离的影响分析

用于CO2/CH4二元混合体系吸附分离的吸附剂种类较多,效果参差不齐,而吸附剂的各种特性是影响分离效果的主要原因。本文从吸附剂特性出发,总结了孔结构、可交换阳离子、表面化学以及吸附剂湿度4个因素对吸附分离效果的影响,并解释了造成各种影响的原因。得出结论：中孔有利于该二元体系的分离和胺基嫁接;在吸附剂骨架之外引入合适的可交换阳离子可促进吸附剂与CO2四极矩之间吸引力,提升分离效果;吸附剂的表面羟基也是影响胺基嫁接的重要因素;水分既有利于该体系的吸附分离,又可以促进胺基吸附剂再生。     

沼气变压吸附剂吸附性能比较

研究了工程上常用的3种吸附剂CO2吸附剂硅胶、13X分子筛和碳分子筛在高压(0.1~1 MPa)下对CO2和CH4的吸附容量、稳定性和选择性,以确定其在沼气变压吸附分离中应用的可行性. 结果表明,硅胶的吸附稳定性非常好,0.1 MPa时吸附选择性系数为8~10,能有效分离CH4?CO2;13X分子筛对CH4和CO2吸附容量最高、吸附选择性最好,重复使用5次CO2的吸附容量略有下降;以CH4的损失率作为评价标准时,13X分子筛吸附CH4的损失率最低. 降压不能使被碳分子筛吸附的CH4完全解吸,吸附位不能充分释放,不适用于CH4与CO2的分离.