稀土改性13X分子筛的表征与脱硫性能评价

采用离子交换法制备了Ce/13X、La/13X及La-Ce/13X分子筛吸附剂。通过X射线衍射、N2物理吸附、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱等手段对吸附剂进行表征,考察对比了三种吸附剂的动态吸附性能以及温度和流速对吸附性能的影响,并对吸附剂进行再生。结果表明,稀土离子改性后的13X分子筛的比表面积、孔体积出现一定程度的下降,分子筛结晶度降低但并未改变其骨架结构。La的载入与Ce具有协同作用,使得双金属改性的La-Ce/13X分子筛在脱硫吸附性能上较单金属改性的分子筛有明显的提高。常温下,空速为6h-1,La-Ce/13X分子筛能够将起始浓度为0.2mg/g的模拟油脱除至0.01mg/g,经过7h后穿透,穿透硫容为6.118mg/g,吸附剂经过氮气气氛300℃焙烧2h后,可较好的再生。     

AgCo13X改性分子筛的制备与吸附脱硫性能

采用液相离子交换法制备了以金属离子Co2+和Ag+共同改性的AgCo13X分子筛吸附剂,并用XRD、NH3-TPD、BET和TG等技术对其结构进行表征。在模拟柴油中考察了吸附剂对二苯并噻吩(DBT)的脱硫性能。结果表明:AgCo13X分子筛的脱硫性能优于单一离子改性的Co13X和Ag13X分子筛;而Co13X和Ag13X分子筛的脱硫性能又明显高于未改性的13X分子筛。当Ag+离子交换浓度为0.1 mol/L时制备的Co2+和Ag+共同改性的AgCo13X分子筛具有最好的脱硫性能,其脱硫率为99.91%。剂油比为0.02 g/mL,当吸附时间为1 h即可达到吸附平衡;吸附剂具有良好的稳定性和再生性,再生后的脱硫率达到98.21%。     

CuY分子筛的制备及吸附脱硫性能研究

采用液相离子交换制备了Cu（II）Y,在高温N2氛条件下使其自动还原为cu（I）Y。在不同条件下对Cu（I）Y进行了静态吸附脱硫测试,考察了在室温下,不同温度、时间、液固质量比对CuY分子筛吸附脱硫性能的影响,样品中的硫含量通过微库仑综合分析仪进行测定。同时系统比较了Cu（I）Y和Cu（II）Y吸附脱硫性能。结果表明,温度为70℃,吸附时间为6h,液固质量比为60：1的条件下,Cu（I）Y对噻吩（T）溶液的脱硫效果最好,且Cu（I）Y分子筛的脱硫效果要明显好于Cu（II）Y分子筛。     

载金属离子的13X分子筛对噻吩的吸附性能研究

采用Zn2+,Cu2+,N i2+,Ag+分别负载到13X分子筛制得吸附剂,考察了它们对噻吩的吸附能力,发现Ag+-13X吸附效果最好,与软硬酸碱理论解释的结果一致。测定了噻吩在Ag+-13X上的吸附动力学数据,并测定了其不同温度下的吸附平衡数据,采用Langmu ir模型进行拟合,与平衡数据吻合得很好,说明Langmu ir模型能够描述本体系的特征,从微观上探讨了其吸附机理,是分子尺寸和化学键的共同作用;考察了Ag+-13X对真实汽油的脱硫性能,结果表明对汽油中的噻吩类硫化物都有脱除效果,为其工业设计提供基础数据。     

碱土金属元素Mg对Cu~+-13X分子筛吸附脱硫性能的影响

以13X分子筛为载体,采用液相离子交换法制备了Cu+-13X吸附剂和负载碱土金属元素Mg的Mg2+/Cu+-13X吸附剂,并利用XRD,XRF,ESEM和激光拉曼光谱仪(HR-800)等手段对所制备的吸附剂进行了表征。以含有噻吩和2-乙基噻吩的正己烷溶液为模拟燃料油,分别从静态吸附、吸附动力学两方面研究了两种吸附剂的脱硫性能,采用Langmuir模型和竞争吸附的Langmuir模型对单、双组分硫化物的静态吸附平衡数据进行拟合;采用Crank单孔扩散模型对吸附动力学数据进行拟合。结果表明,当Mg2+/Cu+-13X吸附剂中Mg的质量分数为3.35%时,吸附性能最佳;实验数据与模型吻合均很好,计算得到了Mg2+/Cu+-13X吸附剂对噻吩和2-乙基噻吩单组分的最大吸附量分别为140.7mg?g?1和183.8 mg?g?1,较Cu+-13X吸附剂对噻吩和2-乙基噻吩单组分的最大吸附量(130.2 mg?g?1和173.6 mg?g?1)分别提高了8.1%和5.9%,Mg2+/Cu+-13X双金属吸附剂的脱硫效果明显好于Cu+-13X吸附剂;负载的Mg2+作为一种助剂,使分子筛形貌分布更加均匀规整,并且增加了吸附剂的Lewis酸含量,使其还原性增强,吸附性能提高。     

载铜13X的制备及其对噻吩的吸附动力学

研究了载铜13X的制备以及吸附噻吩的动力学性能.实验考察了负载溶液、还原时间、还原温度以及预处理等方面对吸附剂制备的影响,得到了制备载铜13X吸附剂所需要的最优化条件.采用Crank单孔模型对测定的吸附动力学数据进行拟合,确定了不同温度下的噻吩在载铜13X上的扩散系数.实验结果表明,Crank单孔模型可很好地描述噻吩在载铜13X分子筛上的吸附过程.     

载金属离子的13X分子筛吸附噻吩的动态特性

采用13X分子筛及负载Cu2 、Zn2 、Ni2 、Ag 的13X分子筛等五种吸附剂,对噻吩进行动态吸附特性研究.在φ10.5 mm×200 mm的吸附柱测定了五种吸附剂吸附正己烷溶液中的噻吩的穿透曲线.采用加热法对Zn2 -13X、Ni2 -13X、Ag -13X三种吸附剂进行再生,测定了再生后吸附剂的穿透曲线,对吸附剂再生前后的吸附性能进行了比较.结果表明Ag -13X吸附性能优于其它吸附剂,其对噻吩的吸附容量为60.20 mg·g-1.再生后的Ag -13X对噻吩仍有很好的吸附能力,吸附容量相比新鲜吸附剂的仅下降了5%.穿透点以前出口噻吩含量为0.这些结果为工业吸附装置的设计提供了必要的吸附数据.     

负载稀土元素的Cu^＋-13X吸附噻吩的性能研究

研究了负载稀土元素的Cu^＋-13X对噻吩的吸附性能,实验分别从静态吸附、固定床动态吸附以及吸附剂再生后的吸附性能三方面进行研究。研究结果表明,负载稀土元素的Cu^＋-13X,其静态、动态以及再生吸附能力都比Cu^＋-13X有所提高。特别是负载稀土元素的Cu^＋-13X再生后对噻吩的固定床动态吸附,其吸附量可以达到新鲜吸附剂的90．3％,这相对与于Cu^＋-13X再生后对噻吩的吸附效果有很大的提高。     

异丙醇对合成13X分子筛的结构和吸附性能的影响

利用XRD、SEM、BET、ICP-AES等手段,对常规水热13X分子筛合成体系中加入不同量异丙醇合成的分子筛进行表征。结果发现,随着合成体系中异丙醇量增加,分子筛的相对结晶度、晶粒尺寸、以及分子筛硅铝比均减小;分子筛的孔容、孔径均增大。将分子筛样品在含1000ppm二甲醚（DME）的乙烯原料以1500h-1体积空速下,应用于乙烯中甲醇、二甲醚等含氧化合物的脱除实验表明,小晶粒、大孔容分子筛样品表现出更好的吸附性能。在合成体系中加入15wt%异丙醇的分子筛样品吸附性能更好,其单程寿命达到280min,单位时间（h）内的积炭量0.71%。     

13X分子筛静态脱除含硫模型化合物的吸附研究

采用噻吩/正己烷配制出含硫模型化合物,以13X分子筛为吸附剂,在常压条件下,用静态吸附法评测了吸附时间、吸附温度、含硫模型化合物浓度等吸附条件对吸附剂脱硫性能的影响。实验结果表明:13X型分子筛在6 h时吸附基本达到饱和,并对其吸附动力学、热力学及吸附等温曲线的研究,发现此吸附反应为放热反应,并求出吸附焓变及熵变,确定吸附反应为二级反应。     

异丙醇对合成13X分子筛的结构和吸附性能的影响

利用XRD、SEM、BET、ICP-AES等手段,对常规水热13X分子筛合成体系中加入不同量异丙醇合成的分子筛进行表征。结果发现,随着合成体系中异丙醇量的增加,分子筛的相对结晶度、晶粒尺寸以及分子筛硅铝比均减小;分子筛的孔容、孔径均增大。将分子筛样品在含1×10-3(mol/mol)二甲醚(DME)的乙烯原料以1 500h-1体积空速下,应用于乙烯中甲醇、二甲醚等含氧化合物的脱除实验表明,小晶粒、大孔容分子筛样品表现出更好的吸附性能。在合成体系中加入15%(质量分数)异丙醇的分子筛样品吸附性能更好,其单程寿命达到280min,单位时间(h)内的积炭量0.71%。     

Adsorption of mercaptan from model gasoline on 13X loaded with Zn2+

Adsorption of mercaptan on 13X loaded with Zn²⁺ from model gasoline was studied at different concentration and temperatures. The results indicate that high temperature and low concentration favour the removal of mercaptan from the model gasoline. The adsorptive amount of the untreated adsorbents loaded with Zn²⁺ is less than the treated with heat obviously, but the adsorbed amount is not enhanced distinctly by the way of increasing the treating temperature. A pseudo‐first‐order mechanism has been proposed to describe the adsorption in the model gasoline system. The desulphurizing capability increases due to the Zn²⁺ impregnated. With the concentration of Zn²⁺ higher, the adsorptive amount for ethanethiol increases. Adsorption mechanism shows that it is a chemical adsorption. Two different methods of regeneration were investigated.     

CO2/CH4/N2在沸石13X-APG上的吸附平衡

采用磁悬浮热天平测量了CO₂、CH₄与N₂在沸石13X-APG上的吸附等温线,温度为293、303、333和363 K,压力为0～500 kPa。对吸附平衡实验数据采用multi-site Langmuir模型和Sips模型进行拟合,均得到良好的拟合效果,非线性回归得到吸附热等模型参数,可为变压吸附工艺过程的开发提供基础热力学数据。将沸石13X-APG吸附分离性能与文献中报道的吸附材料(如沸石分子筛、活性炭、金属有机骨架材料和介孔硅分子筛)性能相比较。通过比较CO₂、CH₄与N₂吸附容量以及相对分离系数,探讨CO₂/CH₄(垃圾填埋气或者CO₂强化煤层甲烷回收气)体系、CO₂/N₂(燃煤电厂、水泥厂以及焦炭厂烟道气)体系以及CH₄/N₂(煤层气)体系吸附分离的高效材料,为未来二氧化碳吸附捕集和甲烷吸附回收提供基础数据。     

Adsorption and separation of CO2/N2 and CO2/CH4 by 13X zeolite

Accumulation of greenhouse gases in the atmosphere is responsible for increased global warming of our planet. The increasing concentration of carbon dioxide mainly from flue gas, automobile and landfill gas (LFG) emissions are major contributors to this problem. In this work, CO₂, CH₄ and N₂ adsorption was studied on Ceca 13X zeolite by determining pure and binary mixture isotherms using a constant volume method and a concentration pulse chromatographic technique at 40 and 100°C. The experimental data were then compared to the predicted binary behaviour by extended Langmuir model. Results showed that the extended Langmuir theoretical adsorption model can only be applied as an approximation to predict the experimental binary behaviour for the systems studied. Equilibrium phase diagrams were obtained from the experimental binary isotherms. For these systems, the integral thermodynamic consistency tests were also conducted. It was found that Ceca 13X exhibits large CO₂/CH₄ and CO₂/N₂ selectivity and could find application in landfill gas purification, CO₂ removal from natural gas and CO₂ removal from ambient air or flue gas streams. © 2011 Canadian Society for Chemical Engineering