VOCs吸附材料的研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)作为硫氧化物,氮氧化物和PM2. 5之后的大气污染物,不仅危害人类健康,而且对环境造成二次污染。工业上常用的VOCs处理技术有回收技术和销毁技术,其中吸附法是回收技术中非常有效的方法,而吸附剂是吸附法的核心。因此本文系统的介绍了几种常见的吸附剂,如活性炭,分子筛,金属有机骨架材料,综述了相关研究进展并对研究前景提出展望,未来的吸附材料应具有吸附能力强、吸附选择性好、容易再生、机械强度高、化学性质稳定、来源广、价廉等特点。     

固体多孔材料对CO_2吸附性能研究进展

综述了沸石、活性炭、硅基介孔材料、金属有机骨架等几种多孔材料对CO_2吸附性能的研究进展。还阐述了多级孔材料对CO_2的吸附进展。指出了二氧化碳吸附捕集面临的问题,并展望了二氧化碳吸附剂的发展趋势。     

二氧化碳吸收/吸附剂研究进展

综述了目前正在研究的各种二氧化碳分离技术。根据分离技术原理的不同,对吸收法、吸附法及膜分离法等技术进行了分类讨论。对于吸收法根据吸收剂的使用温度分为高温吸收剂和低温吸收剂进行了分类综述;根据使用材料的不同对吸附剂做了详尽的评述;并且展望了二氧化碳分离技术的未来发展趋势,提出了鉴于目前任何单一方法都不能满足燃煤电厂烟气治理的要求,应该综合各种技术的优点,制造吸附容量更高、选择性更强的复合材料,如吸附剂浸渍有机胺吸收液来提高吸附剂的选择性和吸附容量,膜材料浸渍胺的水溶液,多孔聚合物浸渍有机溶液,以及一些新型结构的吸收剂如离子溶液和金属有机骨架等等。     

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。     

变压吸附法提纯煤层气中甲烷研究进展

低浓度煤层气直接排放既造成能源浪费,又带来严重的温室效应,变压吸附法提纯低浓度煤层气是解决煤层气排放的有效利用途径。总结了变压吸附技术对CH_4/N_2体系煤层气中CH4分离的研究进展,包括变压吸附分离机理和相应的变压吸附提纯工艺路线,分析了2种工艺的优缺点,讨论了多孔吸附材料,如活性炭、碳分子筛、沸石分子筛和金属有机骨架材料对CH_4/N_2吸附分离效果的研究进展和存在的问题。基于平衡效应分离的变压吸附技术,在CH_4/N_2体系分离实际应用中遇到瓶颈,原因在于现有吸附剂平衡分离系数太小,提浓幅度有限;其次,CH_4在平衡效应里作为强吸附组分被优先吸附,产品气必须通过抽真空的方式解吸获得,必须采取多级压缩和增加置换步骤,因而能耗相对较高。基于动力学效应的分离,可在塔顶直接获得富集的带压产品气;同时免去多级压缩的能量消耗,相对平衡效应分离具有显著优势,但需要在第一级加压,处理接近爆炸限浓度煤层气有一定安全隐患。活性炭吸附容量大,处理能力强,价格低廉,是一种典型的平衡分离型吸附剂,但分离系数较低,存在气体循环量大、效率低,提浓幅度窄等缺点,如何通过孔径调控和表面改性提高活性炭的平衡分离系数将是今后研究的重点。现有报道效果较好的动力学吸附剂主要以碳分子筛为主,但价格高昂,工业推广受限,选择合适的廉价原料、改变现有间歇式生产工艺、进一步开发高效、廉价的动力学/N2的重要方向。沸石分子筛会优先吸附CH_4,与动力学效应优先吸附N_2相反,降低了分子筛对CH_4/N_2的分离选择性。所以硅铝分子筛/钛硅分子筛多在分离高浓度CH4含量的天然气、油田气方面表现优异,针对低浓度煤层气CH_4的提纯应用较少,未见工业应用报道。金属有机骨架材料的出现提供了新的发展思路,但其在CH_4/N_2的吸附平衡和动力学研究以及变压吸附分离方面研究较少,还有待进一步深入研究,解决材料的稳定成型和放大仍是需要突破的技术瓶颈。未来变压吸附提纯工艺将是平衡效应和动力学效应的组合工艺,开发低压下变压吸附分离工艺将具有更好的经济性和安全性;低成本、大容量、高选择性吸附剂开发仍是未来吸附剂的重点发展方向;同时吸附剂寿命以及再生性能有待深入研究。     

变压吸附分离工业废气二氧化碳的研究进展

概述了未来人类对过量二氧化碳排放的处理办法,即碳的捕获和存储(CCS).简介了4种二氧化碳的分离工艺及特点和工业中二氧化碳的捕获系统.阐述了变压吸附工艺的基本原理和其在捕获工业废气中二氧化碳上的应用,以及变压吸附分离二氧化碳的工艺在循环结构设计、吸附剂材料和数值模拟等方面的研究进展和国内外的工业化应用.分析了目前该工艺仍存在的问题,指出该技术具有广阔的应用前景.     

基于纳米材料的静态吸附脱硫进展

综述了近年来新型纳米吸附剂静态吸附脱除燃料油中二苯并噻吩（DBT）的作用机理及最新研究进展。重点分析了金属骨架材料（MOFs）、分子印迹聚合物（MIPs）、石墨烯基材料、活性炭基材料（AC）、介孔微孔材料等不同吸附剂的研究现状,从脱硫机理角度探讨不同改性方法对吸附脱硫效果的影响。通过比较这些吸附脱硫材料的优缺点,展望未来吸附脱硫材料的发展趋势和前景,为开发更优良的吸附剂用于吸附脱除DBT提供一些研究思路。文章指出吸附脱除燃料油中的DBT目前的主要问题是吸附剂的重复利用、与燃料油接触容易产生污染和吸附剂与燃料油分离过程中造成的损耗,这些短板也是吸附脱硫法大规模工业应用的主要障碍,因此吸附材料的选择、改性方法以及机理研究是吸附脱除DBT的主要研究方向。     

石化行业小分子烃类吸附分离研究进展

石化行业小分子烃类的治理是环保领域的重点研究方向。吸附法对于小分子烃类的净化去除效果优、经济性佳。其中,吸附剂是整个吸附过程的核心。本文介绍了活性炭、分子筛,金属有机框架材料(MOFs)三种类型的吸附剂在小分子烃类吸附中的研究进展。结果表明,活性炭在该领域技术较为成熟,分子筛及MOFs材料的设计及改性将成为重点的研究方向。未来,小分子烃类吸附剂材料将向着低成本、绿色环保、吸附性能强、高稳定性,可回收利用等方向发展。     

变压吸附分离工业废气中二氧化碳的研究进展

概述了未来人类对过量二氧化碳排放的处理办法,即碳的捕获和存储(CCS)。简介了4种二氧化碳的分离工艺及特点和工业中二氧化碳的捕获系统。阐述了变压吸附工艺的基本原理和其在捕获工业废气中二氧化碳上的应用,以及变压吸附分离二氧化碳的工艺在循环结构设计、吸附剂材料和数值模拟等方面的研究进展和国内外的工业化应用。分析了目前该工艺仍存在的问题,指出该技术具有广阔的应用前景。     

金属有机框架材料在天然气纯化和存储领域的应用

金属有机框架材料（Metal-organic frameworks,MOFs）因其优异的孔道特性和灵活的结构可调性，作为新型吸附材料受到气体分离和存储领域的广泛关注。然而，在天然气的纯化和存储领域的使用需要对MOFs固体吸附剂进行系统的设计，简要论述了MOFs在天然气纯化过程中对二氧化碳和硫化氢两大杂质的分离，以期提高天然气的纯度，为高效的存储奠定基础，接下来，从吸附和解吸两个角度出发，论述利用MOFs进行天然气存储的考量因素。最后，总结了在天然气纯化和存储领域MOFs的设计合成思路以及MOFs吸附剂在稳定性、多功能性等方面所面临的挑战，以此提高MOFs吸附剂在未来推广使用的可能性。