ZSM-5沸石分子筛吸附模拟废水中对苯二酚的研究

以正硅酸乙酯为硅源、偏铝酸钠为铝源、四丙基氢氧化铵为模板剂,利用水热合成法制备ZSM-5沸石分子筛并将其应用到吸附水中对苯二酚的研究,考察了吸附时间、对苯二酚溶液pH值、吸附温度、吸附剂用量对吸附效果的影响。结果表明,最佳吸附条件是:吸附温度为35℃,吸附时间为60 min,对苯二酚溶液pH值为6,吸附剂用量为0.4 g。此时,对苯二酚的去除率最高,达到了68.28%。     

ZSM-5沸石分子筛吸附模拟含铬废水的研究

本论文以正硅酸乙酯为硅源、偏铝酸钠为铝源、四丙基氢氧化铵为模板剂,利用水热合成法制备ZSM-5沸石分子筛并将其应用到吸附水中六价铬的研究,考察了吸附时间、铬酸钾溶液pH值、吸附剂用量、吸附温度对吸附效果的影响。结果表明,最佳吸附条件是:吸附剂的使用量为0.5g,铬酸钾溶液pH值为5,吸附时间为60 min,吸附温度为30℃,此时,六价铬的去除率最高,达到了93.46%。     

ZSM-5沸石对水溶液中铅离子的吸附性能

研究了ZSM-5沸石对水溶液中铅离子（Pb^2＋）的吸附性能,考察了Pb^2＋初始浓度、吸附剂用量、pH值和吸附时间等因素对吸附的影响。结果表明：ESM-5沸石对水溶液中铅离子有较好的去除效果,当其用量为40g／L时,水溶液中铅离子的吸附去除率达到96．09％;吸附过程在180min时达到吸附平衡;溶液pH值和初始浓度对水溶液中铅离子的去除也有显著的影响,中性和碱性条件下的去除率大于酸性时的去除率;平衡吸附量与吸附平衡浓度之间的关系较好符合Freundlich和Langmuir等温吸附方程所描述的规律。     

基于沸石ZSM-5的CH4/N2/CO2二元体系吸附平衡

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273～353 K,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。     

沸石ZSM-5吸附回收低浓度煤层气中CH_4

利用高硅疏水性沸石ZSM-5吸附回收低浓度煤层气中的甲烷,对其吸附平衡、吸附动力学以及真空变压吸附分离过程进行了理论和实验研究。通过重量法和穿透曲线法测定了CH_4/N2单组分及双组分的竞争吸附平衡数据,并采用Multisite Langmuir吸附等温线模型对其进行拟合。结合CH_4和N2稀释穿透曲线实验数据和等温无动量损失的双分散二级孔结构扩散模型,获得CH_4和N_2在沸石ZSM-5上的微孔扩散系数。建立并求解包含质量、动量及能量传递的固定床吸附分离模型方程,预测了CH_4和N2在沸石ZSM-5上的竞争吸附穿透曲线。进一步采用ZSM-5吸附剂填充床单柱四步真空变压吸附实验考察了进料浓度、进料流速、进料时间以及吹扫比对分离效果的影响。结果发现沸石ZSM-5对CH_4具有较好的选择性,沸石晶粒内的微孔扩散为吸附速率控制步骤,真空变压吸附工艺可将模拟煤层气中20%的CH_4提纯至31%~41%,回收率为93%~98%。     

变色硅胶与ZSM-5沸石分子筛的吸附脱附特性

针对吸附材料在太阳能吸附空调系统中的应用, 对变色硅胶和ZSM-5沸石对水蒸气的吸附脱附特性进行了实验研究。结果表明, 在一定温度下, 两种吸附材料对水蒸气的吸附速率随相对湿度增大而增加, 但增加幅度逐渐减小。环境温度对材料的吸附脱附性能有重要影响, 低温下易吸附, 高温时易脱附。温度升高, 材料的吸附脱附速率增加, 但平衡吸附量降低, 平衡脱附百分比升高。比较两种吸附材料的吸附特性发现, ZSM-5沸石具有较快的吸附速率, 但是其平衡吸附量低于变色硅胶。与变色硅胶的渐近线型吸附等温线不同, ZSM-5沸石的吸附等温线呈S型。比较两种材料的脱附特性发现, 在温度低于100℃时, ZSM-5沸石的脱附百分比大于变色硅胶。此外ZSM-5沸石能够在高温下进行脱附, 而变色硅胶在高温环境下会失去结晶水而变质, 因此脱附温度必须控制在120℃以下。     

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。     

ZSM-5沸石的合成、再生及其对废水中有机物的吸附研究

针对高盐废水中的有机物去除问题,本文采用水热法合成了不同硅铝摩尔比(Si/Al)的ZSM-5沸石,并进行XRD、SEM、XRF和BET分析,考察了不同Si/Al沸石对高盐废水有机物的去除效果,研究了沸石的煅烧再生温度,评价了沸石在高盐废水有机物吸附过程中的重复利用性能。结果表明,随着原料Si/Al的增加,ZSM-5沸石粒径逐步减小,比表面积逐步增加,沸石对废水中有机物的吸附效率逐步增大。当原料Si/Al为500时,合成的ZSM-5沸石对废水中有机物的吸附效果较佳,在15次再生重复利用过程中,废水总有机碳(TOC)的去除率均大于92.5%。ZSM-5沸石的最佳煅烧再生温度为650℃。     

煤层气中CH4/N2分离工艺研究进展

介绍了近期针对煤层气中CH4/N2体系的分离工艺研究进展。论述目前应用于CH4/N2体系分离的主要方法,包括低温精馏、变压吸附和膜分离工艺,探讨了各种方法在不同工艺条件下的分离效果,以及在实际应用中的特点和技术上的改进,展望了未来的研究发展方向。     

低浓度煤层气变压吸附制甲烷研究进展

从吸附剂改进及工艺优化模拟2个角度,对近几年低浓度煤层气变压吸附制甲烷的研究情况进行了综述。归纳总结了上述2个角度的相同点与不同点,指出今后复合材料吸附剂的原料选取及原料最适宜配比仍会是吸附剂改进的热点;工艺优化模拟大多在强调产能提高,过程的安全保障提及较少。在吸附剂改进及工艺优化模拟时,工业智能化都对煤炭资源的制备与利用起到了一定积极影响。     

低浓度煤层气分离提纯的研究进展

综述了应用于低浓度煤层气分离的主要方法,包括低温精馏法、吸附分离法、膜分离法和水合物法,探讨了各种方法在不同工艺条件下的分离效果,分析了它们的优缺点。文中总结了每种方法需要解决与突破的关键性问题：低温精馏法获得的甲烷浓度高,但在处理含氧煤层气时首先要脱氧;吸附分离的关键技术在于吸附剂的选择,吸附剂决定了该方法的经济效益与难易程度;对于膜法分离,影响煤层气分离效果的主要因素在于膜材料的选择及制膜工艺;对于水合物法,寻找制备具有较高分离效率的添加剂是关键。最后指出,多种方法结合、多级分离的分离方法是未来研究发展方向。     

水在ZSM-5型分子筛中吸附的Monte Carlo模拟

构建了ZSM-5型分子筛物理模型,采用Connoly表面方法和Solvent表面方法对ZSM-5型分子筛的几何结构和性质进行了模拟分析。通过巨正则系综蒙特卡罗方法(GCMC)模拟研究了水蒸气在ZSM-5型分子筛上的吸附特性。通过模拟方法看到了实验难以表征的水蒸气在分子筛中具体吸附位,研究了压力、温度和硅铝比对ZSM-5型分子筛吸附性能的影响及其吸附热的变化规律。     

改性ZSM-5分子筛催化合成哌嗪

研究了不同金属离子改性得到的M-ZSM-5分子筛在以乙二胺(EDA)为原料合成哌嗪反应中的催化性能。通过NH3-TPD和BET法对催化剂进行表征,结果表明,经过离子交换后HZSM-5的骨架结构没有发生变化,仅仅是表面酸性发生了变化。重点考察了催化剂酸性对反应的影响,实验表明,提高弱酸和中强酸中心所占比例有利于哌嗪(PA)和三乙烯二胺(TEDA)生成。以Zn-ZSM-5和Zn/K-ZSM-5为催化剂,在常压,t=360℃,空速为0.25 g/(min.h),m(EDA)∶m(H2O)=4∶6的反应条件下,原料EDA的转化率分别为94.1%和82.6%;产物PA和TEDA的选择性分别为45.5%,42.1%和29.4%,50.1%。     

Adsorption of alcohols from aqueous solution by ZSM-5

Isotherms have been measured for the adsorption from aqueous solution of water soluble alcohols onto the zeolite ZSM-5. For methanol and ethanol the amount of alcohol adsorbed increases with increasing percentage of Al₂O₃, whereas for n-butanol the amount adsorbed decreases as the amount of Al₂O₃ increases. Adsorption of alcohols is also dependent on the cation form. For the alkali metal ion forms, the amount of alcohol adsorbed decreases as the ionic size increases, the effect being particularly pronounced for Cs⁺. Subsequent alcohol desorption was studied by thermogravimetry and mass spectrometry which showed that the zeolite retained a portion of the alcohol to temperatures (ca 250°C) sufficiently high that catalytic breakdown occurred. This reduces its likely potential for commercial alcohol concentration.     

ZSM-5分子筛吸附去除VOCs的研究进展

挥发性有机化合物(VOCs)的治理已成为当前大气污染防治的主要方向,引起广泛关注。吸附法具有操作简单、工艺成熟、能耗低和效率高等优点,是脱除VOCs的有效方法。从治理VOCs方法出发,简述ZSM-5分子筛用作吸附剂在治理VOCs方面影响其吸附效率的主要因素,如硅铝比、掺杂金属阳离子、表面酸碱性及吸附状态等,为ZSM-5分子筛的性能优化及新品开发,提供理论依据。在总结现有的吸附工艺基础上,提出吸附法与其他技术的联用,是今后VOCs治理的主要发展方向。     

Differences between ZSM-5 and ZSM-11 zeolite catalysts in 1-hexene aromatization and isomerization

ZSM-5 and ZSM-11 zeolites with high crystallinity are synthesized and tested in the aromatization and isomerization reactions of 1-hexene at 370 °C in a continuous flow fixed bed. The results indicate that ZSM-5 and ZSM-11 zeolites possess similar acid site amount and strength, and most of the acid sites belong to Brønsted acid. When the ZSM-5 and ZSM-11 zeolites were used as catalysts, the aromatics selectivity over ZSM-11 catalyst was higher than that over ZSM-5 catalyst in contrast to i-paraffins selectivity, maybe attributed to that the C₇ and C₈ aromatics have an easier exit from the ZSM-11 zeolite. Moreover, the decrease of particle size can present superior aromatics selectivity and less i-paraffins selectivity in the aromatization and isomerization of 1-hexene over the ZSM-11 catalyst.