纳米ZSM-5分子筛的合成、表征及甲苯歧化催化性能

以四丙基氢氧化铵为模板剂,异丙醇铝为铝源,水玻璃为硅源,采用表面润湿法合成纳米ZSM-5分子筛。用SEM和NH3-TPD等方法对合成的ZSM-5分子筛进行表征,脉冲微反-色谱联用装置对其进行甲苯歧化催化活性评价。与非纳米ZSM-5分子筛对比研究结果表明,合成的ZSM-5分子筛晶粒大约100 nm,其强酸量比非纳米ZSM-5分子筛的高16.11%,高温脱附峰温度比非纳米ZSM-5分子筛高11℃。对于甲苯歧化反应,其受催化剂的酸性质、晶粒大小等因素综合影响。酸性更强、晶粒较小的纳米级ZSM-5分子筛对甲苯歧化反应转化率更有利。对于反应的选择性,纳米级ZSM-5分子筛的n(苯)/n(二甲苯)值趋近于1,发生了纯的甲苯歧化反应,说明选择性也高于非纳米ZSM-5分子筛。     

对溴甲苯的合成工艺

以甲苯、液溴为原料,在催化剂存在下直接溴化可制得溴代甲苯。考察了不同温度、反应时间、催化剂组成和溶剂比对反应的影响,得到最佳反应条件：以5A分子筛和I2作为催化剂,甲苯和二氯甲烷溶剂体积比为2∶1,10℃下反应6h,甲苯转化率为77.8%,对溴甲苯收率达到75.2%,对位异构体选择性可达96.6%。本实验确定的对溴甲苯合成的工艺路线原料来源广泛,价格低廉,反应工艺条件温和,3废少,工业化前景广阔。     

对溴甲苯的合成工艺

以甲苯、液溴为原料,在催化剂存在下直接溴化可制得溴代甲苯。考察了不同温度、反应时间、催化剂组成和溶剂比对反应的影响,得到最佳反应条件:以5A分子筛和I2作为催化剂,甲苯和二氯甲烷溶剂体积比为2∶1,10℃下反应6h,甲苯转化率为77.8%,对溴甲苯收率达到75.2%,对位异构体选择性可达96.6%。本实验确定的对溴甲苯合成的工艺路线原料来源广泛,价格低廉,反应工艺条件温和,3废少,工业化前景广阔。     

AgAl-HMS分子筛的制备及吸附脱硫性能的测定

采用溶胶-凝胶法分别制备Ag-HMS、Al-HMS和Ag Al-HMS分子筛,并对其进行XRD、BET等表征;考察不同制备条件对分子筛结构和吸附性能的影响.用动态吸附实验测定3种分子筛对模拟油中硫化物的吸附性能,并考察Ag Al-HMS分子筛对噻吩(T)、苯并噻吩(BT)和二苯并噻吩(DBT)的吸附选择性,以及甲苯对其吸附性能的影响.结果表明:3种分子筛的骨架结构基本一致,具有明显HMS分子筛的六方介孔结构.当硅铝摩尔比为30,银硅摩尔比为0.02时,3种分子筛的吸附能力依次为Ag Al-HMSAg-HMSAl-HMS.Ag Al-HMS对T、BT和DBT的吸附选择性依次为DBTBTT.模拟油中加入甲苯后,穿透容量降低了41.9%.     

甲苯吸收分离乙烯工艺的(火用)分析

针对甲烷氧化偶联法制烯烃产物气体的分离,提出一种以甲苯为吸收剂吸收乙烯的吸收分离工艺。采用As-pen Plus流程模拟软件分别对甲苯吸收乙烯分离工艺和AgNO3络合吸收乙烯分离工艺进行了模拟,提出了两个工艺的能量利用情况数据。研究结果表明,甲苯吸收分离工艺的电耗比AgNO3络合吸收分离工艺节省电耗95.23%,同时系统可自产蒸汽和冷量满足内部需求。采用能流结构图直观地分析了甲苯吸收乙烯分离工艺,揭示了系统火用损失发生的主要部位和原因,说明了系统的节能效果。     

操作型精馏塔影响因素的分析

利用ＥＣＳＳ工程化学模拟系统，以苯－甲苯物系分离为考察对象，对回流比（Ｒ）、进料位置以及塔顶采出率Ｄ／Ｆ对精馏塔操作的影响做了一系列的定量分析，并得到了许多有实用价值的结论。     

纳米与非纳米ZSM - 5 分子筛的表征及催化性能

对纳米与非纳米ZSM - 5 分子筛进行了表征和催化性能的研究。分子筛采用XRD , SEM 进行表征,采用NH₃ - TPD 对ZSM - 5 分子筛进行酸性测定, N₂ 吸附测定比表面积和孔容积。选用甲苯烷基化, 二甲苯异构化反应, 使用脉冲微反- 色谱联用装置对其进行催化活性的评价。纳米ZSM - 5 分子筛的甲苯烷基化和二甲苯异构化转化率分别为60. 98%(450 ℃)和90. 38%(500 ℃), 其值高于非纳米ZSM - 5 分子筛(转化率分别为46. 18 %和75. 59%), 纳米ZSM - 5 分子筛表现出较好的催化活性。     

甲苯吸收分离乙烯工艺的分析

针对甲烷氧化偶联法制烯烃产物气体的分离,提出一种以甲苯为吸收剂吸收乙烯的吸收分离工艺.采用Aspen Plus流程模拟软件分别对甲苯吸收乙烯分离工艺和AgNO3络合吸收乙烯分离工艺进行了模拟,提出了两个工艺的能量利用情况数据.研究结果表明,甲苯吸收分离工艺的电耗比AgNO3络合吸收分离工艺节省电耗95.23%,同时系统可自产蒸汽和冷量满足内部需求.采用能流结构图直观地分析了甲苯吸收乙烯分离工艺,揭示了系统（火用）损失发生的主要部位和原因,说明了系统的节能效果.     

甲苯-正庚烷共沸体系萃取精馏分离的模拟与优化

基于Aspen Plus流程模拟软件,采用苯酚做萃取剂,对甲苯-正庚烷共沸体系的萃取精馏分离过程进行模拟与优化.采用Sensitivity灵敏度分析模块分析考察了原料进料位置、萃取剂进料位置、回流比及溶剂比对萃取精馏分离效果的影响,得到了最佳操作条件.优化结果可为甲苯-正庚烷萃取精馏分离工艺工业化设计提供了理论依据和设计参考.     

单取代苯选择性硝化反应的研究

研究了以阳离子交换树脂和Ｈ－ｚｓｍ－５分子筛为催化剂，单取代苯如甲苯、乙苯和氯苯的硝化反应．结果表明，当用离子交换树脂作催化剂时，甲苯、乙苯表现出高对位选择性，其对位／邻位比分别由０．７０，１．１０增加到１．４１，２．０８。当使用Ｈ－ＺＳＭ－５分子筛作催化剂时，氯苯表现出高对位选择性。其对位／邻位比由１．７８提高到４．５３。     

VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究

采用吸附法去除室内挥发性有机污染物VOCs,以活性炭纤维(ACF)作为吸附剂,用苯、甲苯作为VOCs的代表物,对影响活性炭纤维吸附性能的入口气体浓度、气体混合、物化性质、填充密度等因素进行了探讨.实验结果表明,初始浓度大则穿透时间短;甲苯比苯更易被吸附;苯和甲苯混合吸附时,吸附能力强的甲苯有置换吸附能力弱的苯的现象发生;填充密度对穿透时间与饱和时间有影响,密度大利于吸附.     

VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究

采用吸附法去除室内挥发性有机污染物VOCs，以活性炭纤维（ACF）作为吸附剂，用苯、甲苯作为VOCs的代表物，对影响活性炭纤维吸附性能的入口气体浓度、气体混合、物化性质、填充密度等因素进行了探讨．实验结果表明，初始浓度大则穿透时间短；甲苯比苯更易被吸附；苯和甲苯混合吸附时，吸附能力强的甲苯有置换吸附能力弱的苯的现象发生；填充密度对穿透时间与饱和时间有影响，密度大利于吸附．     

Dynamic Adsorption of Toluene on Hierarchical Porous Carbons with Varying Pore Structure

Hierarchical porous carbon material (MMC) was successfully fabricated via hard template synthesis method by carbonization of furfury alcohol within the template (MCM-41).The prepared MMC was studied with characterization methods including scanning electron microscopy (SEM),transmission electron microscopy (TEM),nitrogen adsorption-desorption analyses,and infrared spectral analysis (FTIR).To investigate kinetics of toluene adsorption of hierarchical porous carbon materials,the adsorption performances of these carbon samples with varying pore structure (MC-1,MMC,MMHPC) were analyzed via dynamic adsorption.And the Langmuir model and Freundlich equation were employed to correspond with adsorption isotherms to study the adsorption mechanism.The experimental results demonstrate that the Langmuir model is more appropriate to describe the adsorption process.The capacities of toluene adsorption follow the order of MMC MMHPC (micro-meso hierarchical porous carbon) MC-1(microporous carbon).MC-1 has satisfactory absorption performance due to its large pore volume and high ratio of micropores.MMHPC has excellent toluene adsorption performance for proper amounts of surface oxygen containing groups.Long saturation time,interconnected hierarchical pore channels,and large specific surface area make MMC also a promising material for VOCs treatment.These data reveal that the pore channel structure,rational pore distribution,high surface area and reasonable amounts of surface oxygen groups are the main factors contributed to excellent toluene adsorption performance,which proposes theoretical basis for hierarchical porous carbon materials to further engineering application.     

分子印迹型CO_2吸附剂的改性及吸附性能研究

基于前期研究工作,通过同时提高模板分子比例和溶剂中添加甲苯的方法,改性分子印迹吸附剂,并通过N2吸附和红外光谱分析两种实验手段,对吸附剂的孔结构和表面官能团的情况进行了表征,对吸附剂改性前后的CO2的吸附性能进行了对比。实验结果表明,同时提高模板分子比例和添加甲苯溶剂的方法,增加了吸附剂的比表面积和表面胺基团密度,提高了吸附剂的吸附容量。本文同时研究了温度对吸附剂CO2的吸附性能的影响,结果表明,随着温度的增加CO2的吸附容量明显降低。     

甲苯氨氧化合成苯甲腈反应条件的探索

在用正交法初步确定甲苯氨氧化最佳反应条件的前提下,分别研究了各个单因素;反应温度、进料中空气/甲苯、氨气/甲苯和水/甲苯(摩尔比)对反应的影响及其它们在催化过程中所起的作用.研究发现,适当地提高温度可以有效地增加选择性氨氧化晶格氧物种O2-数量,使反应对苯甲腈的选择性增加;反应温度对空气较为敏感,空气过量时反应易发生飞温,一方面导致反应物料NH3在晶格氧作用下分解,另一方面导致甲苯过度氧化发生;氨与催化剂(VO)2P2O7作用可以形成催化剂的选择性中心,但过量氨会过多地占据催化剂的Lewis酸位,导致腈产率下降;水的引入并没有明显地改善反应性能,相反水会和氨气在催化剂表面发生竞争吸附而影响反应进行.     

高分子吸附树脂对VOCs的动态吸附及其穿透模型

采用溶剂热法制备介孔聚二乙烯基苯【PDVB)树脂,考察了甲苯质量浓度、吸附温度和VOC 种类对PDVB动态吸附过程及其性能的影响,并对其吸附等温践和穿透曲线分别进行数学拟合． 结果表明：PDVB比表面积和孔容分别达1 219．1 m2／g和1．2 cm’／g,其对甲苯的吸附等温线均属于典型的I型,相较于Langmuir．Freundlich吸附等温方程对等温线的拟舍度更高;在不同温度和不同VOCs质量浓度的实验条件下,Yoon-Nelson模型对PDVB床层动态吸附穿透曲线均能进行很好拟舍,从实验数据中得出的模型参数能够较好描述动态吸附过程,也能准确地预测各条件下的吸附穿透曲线．     

电化学反应器去除甲苯废气实验研究

采用电化学反应器对去除甲苯废气进行了实验研究．电化学反应器由5对网状电极叠加红成,电极板间填充对甲苯具有吸附能力的活性炭颗粒作为流动电极．电解质为一定浓度的氯化钠游液,模拟甲苯废气通过鼓泡从电化学反应器下部导入．实验考察了电流密度、停留时间以及活性蓉等因素对甲苯去除效果的影响．研究发现甲苯通过反应器后能够被有效的降解,当电流密度是0．05A／cm^2,气体流量为2000mL／min时,反应器对质量浓度为1300mg／m^3甲苯废气的去除璋达40％以上．通过对液相产物的分析,发现甲苯降解后的主要产物为苯甲酸．     

二氧化硅/聚四氟乙烯疏水海绵的制备

通过溶液浸渍法,用硅烷偶联剂γ-（2,3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷对纳米级SiO₂溶胶表面改性,再利用其作为媒介与聚四氟乙烯（PTFE）粒子均匀结合在三聚氰胺海绵（MS）骨架上,热处理后构造微观粗糙疏水结构。用红外光谱、扫描电子显微镜、水接触角对海绵进行了表征。结果表明:SiO₂/PTFE粗糙结构能提高MS的疏水吸油效果,平均静态疏水角达到141°,对柴油、甲苯、四氯化碳等多种油都有较好的吸收效果,其中对四氯化碳的吸收量最高为136 g/g。用改性SiO₂/PTFE-MS吸取水面浮油和水下油滴,油相被改性SiO₂/PTFE-MS快速吸收,容器中水量不变。     

New activated carbon with high thermal conductivity and its microwave regeneration performance

Using a walnut shellas a carbon source and ZnCl_2 as an activating agent,we resolved the temperature gradient problems of activated carbon in the microwave desorption process.An appropriate amount of silicon carbide was added to prepare the composite activated carbon with high thermalconductivity while developing VOC adsorption-microwave regeneration technology.The experimentalresults show that the coefficient of thermalconductivity of SiC-AC is three times as much as those of AC and SY-6.When microwave power was 480 W in its microwave desorption,the temperature of the bed thermaldesorption was 10 ℃ to 30 ℃ below that of normalactivated carbon prepared in our laboratory.The toluene desorption activation energy was 16.05 k J·mol~(-1),which was 15% less than the desorption activation energy of commercialactivated carbon.This study testified that the process could maintain its high adsorption and regeneration desorption performances.     

硅烷化改性［B］ZSM—5沸石表面酸性及催化性能的研究

采用化学液相沉积法（ＣＬＤ）—即硅烷化法对杂原子［Ｂ］ＺＳＭ—５沸石催化剂进行表面修饰；经ＴＰＤ、ＩＲ、吸附量等方法考察了硅烷化处理后，表面酸性及孔结构变化，并与反应性能进行关联．用硅烷化改性［Ｂ］ＺＳＭ—５沸石上甲苯－乙烯烷基化反应，使得对位产物的选择性提高到９４．１４％左右．