金属离子掺杂硅胶吸附剂的性能与结构表征

以陶瓷纤维纸为基材,钴盐、铝盐或钛盐为改性剂,顺次经水玻璃、酸性盐溶液浸渍共沉积制得金属离子掺杂硅胶吸附剂。采用扫描电镜、多孔介质空隙分析仪、光电子能谱仪表征改性吸附剂组成、表面形貌、孔径大小及分布;用程序升温脱附谱,热失重分析仪等检测材料的脱附性能及热稳定性。结果表明:金属离子掺杂硅胶均匀分布在陶瓷纤维纸表面及其空隙中;经掺杂后的硅胶,其吸附性能、Brunauer-Emmett-Teller(BET)比表面积、孔容、平均孔径明显增加。改性硅胶的BET表面积、饱和吸附量及热稳定性按照铝掺杂硅胶、钛掺杂硅胶、钴掺杂硅胶及硅胶的顺序递减。     

多级孔硅铝酸盐的结构特性及其除湿性能

采用水热法制备出具有深度除湿功能（RH<20%）、高饱和吸附量和中低温快速脱附性能（<100℃）的除湿轮用多级孔硅铝酸盐吸附剂。采用N₂-吸附脱附、XRD、透射电镜、FT-IR和NMR等技术表征吸附剂的微观结构;采用动态水汽吸附分析仪（DVS）测试其吸附-脱附性能。结果发现,通过控制制备前体的微晶温度,可调控吸附剂在中低湿度工况下的除湿性能：微晶温度是通过影响吸附剂微观结构中有序介孔和类微孔结构的比例,来影响吸附剂的深度除湿功能;升高微晶温度会提高吸附剂中类微孔和骨架Al比例从而强化其深度除湿能力,但会显著降低介孔有序度及总孔容,削弱其饱和吸附量及脱附性能;过高的类微孔和骨架Al比例会提高吸附剂的脱附再生温度,增大除湿能耗。     

多级孔硅铝酸盐的结构特性及其除湿性能

采用水热法制备出具有深度除湿功能(RH20%)、高饱和吸附量和中低温快速脱附性能(100℃)的除湿轮用多级孔硅铝酸盐吸附剂。采用N2-吸附脱附、XRD、透射电镜、FT-IR和NMR等技术表征吸附剂的微观结构;采用动态水汽吸附分析仪(DVS)测试其吸附-脱附性能。结果发现,通过控制制备前体的微晶温度,可调控吸附剂在中低湿度工况下的除湿性能:微晶温度是通过影响吸附剂微观结构中有序介孔和类微孔结构的比例,来影响吸附剂的深度除湿功能;升高微晶温度会提高吸附剂中类微孔和骨架Al比例从而强化其深度除湿能力,但会显著降低介孔有序度及总孔容,削弱其饱和吸附量及脱附性能;过高的类微孔和骨架Al比例会提高吸附剂的脱附再生温度,增大除湿能耗。     

高效太阳能吸附式空气取水器吸附剂

提供一种高效的空气取水器吸附剂,它以超大孔分子筛MCM 41为基质,复合吸湿性无机盐CaCl2而形成复合物。实验表明,该吸附剂最大吸附水能力达175%,比分子筛和硅胶高130%—150%,比硅胶和CaCl2复合物高85%,吸附速度较其也有很大提高;同时,在较低的脱附温度约80℃,可脱附90%以上的总吸附水量,每kg吸附剂可脱附水量高达1.6kg,是理想的空气取水器吸附材料。     

空气取水用硅胶/MgCl2复合吸附剂吸附性能研究

通过浸渍法合成了一种硅胶/MgCl₂新型复合材料。探究了球型硅胶孔径和粒径、MgCl₂溶液浓度、吸附环境温湿度对硅胶/MgCl₂复合吸附剂吸附性能的影响。实验表明,复合吸附剂的吸附能力与硅胶孔径成正比,与硅胶粒径成反比。在25℃、50%RH下,SG-A/M20、SG-B/M20、SG-C/M20的平衡吸附量分别为0.25,0.37,0.39 g/g;在25℃、35%RH下,SG-D/M20、SG-A/M20、SG-E/M20的平衡吸附量分别为0.21,0.16,0.14 g/g。RH为35%～80%时,复合吸附剂的吸附量随RH增大而增大,温度为25～35℃时,复合吸附剂的吸附量随温度升高先增大后减小。在25℃、RH 80%下,SG-B/M20取得最大吸附量0.58 g/g。复合吸附剂在110℃下脱附90 min水蒸气脱附率>98%。SG-B/M20、SG-C/M20具有良好的循环稳定性,经8次吸附-脱附循环后吸附量减小量<0.03 g/g。硅胶/MgCl₂复合吸附剂的水蒸气吸附性能探究,...     

混合胺修饰的介孔硅胶吸附CO2性能研究

以介孔硅胶为载体,采用"嫁接+浸渍"两步法制备了混合胺(APTS+TEPA)修饰的介孔硅胶吸附剂。在固定床中考察了3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTS)和四乙烯五胺(TEPA)负载量、吸附温度、进气流量对CO2吸附性能的影响,并研究了吸附剂的循环稳定性。结果表明,当APTS负载量30%,TEPA负载量30%(TEPA30-APTS30-MSG),吸附温度为70℃,进气流量为30 m L/min时,该吸附剂表现出最好的吸附性能,饱和吸附量高达3.04 mmol/g,较纯TEPA浸渍提高了37.6%。该吸附剂经10次吸脱附循环后,饱和吸附量仅下降2.96%,具有较好的循环稳定性。     

钛掺杂硅胶块体吸附剂

以陶瓷纤维纸片为基材,顺次经水玻璃、酸性钛盐溶液浸渍共沉淀制得新型陶瓷基钛掺杂硅胶块体吸附剂.多孔介质表面分析显示:掺杂硅胶孔径在0.5～6 nm范围,以中孔为主.Fourier变换红外谱在波数954 cm 1处的特征吸收峰表明吸附剂中形成了Si-O-Ti键.根据掺杂前后固体魔角核磁共振硅谱中硅原子化学位移的变化(向高场方向移动)及X射线光电子能谱中各原子结合能的变化(Ti2p3/2的结合能随钛含量的增加而增加,而Si2p,O1s的结合能则呈相反趋势)进一步表明:钛原子替代硅原子进入硅胶网络.热重分析及烧结实验结果显示:钛掺杂吸附剂具有更好的热稳定性.新型吸附剂优异的吸附性能除了与其高的比表面积相关外,还与Ti-O键对水分子的亲合力紧密相关,其耐热性能增强与形成高热稳定性Ti-O Si键及材料表面导热性能提高有关.     

氯化镁改性硅胶的吸水等温线及脱附性能

用氯化镁改性硅胶制备复合干燥剂,在相对湿度为20%～90%的条件下研究氯化镁改性硅胶对水蒸气的吸附,采用FHH(Frenkel–Halsey–Hill)模型研究复合干燥剂表面的粗糙程度,测定水在改性硅胶上的程序升温脱附曲线,考察复合干燥剂的再生温度、再生次数及氯化镁改性对硅胶吸湿性能和水的脱附活化能的影响。结果表明:在相同条件下,氯化镁含量为1%时,改性硅胶的吸水量约为未改性硅胶的10倍,改性硅胶吸水符合第Ⅳ型等温线。通过FHH模型分析说明改性后硅胶的大片状固体颗粒被部分破坏,形成更为精细的孔隙分布,硅胶表面更加粗糙和不规则。程序升温脱附研究表明氯化镁改性硅胶的脱附活化能较小,脱附容易进行。脱附再生3次后,改性硅胶仍具有较高的吸水量,复合干燥剂具有较好的再生性能。     

吸附挥发性有机化合物树脂的高效微波再生过程

主要研究应用微波辐射再生高聚物吸附树脂.论述了微波加热的优点和微波脱附的原理,以乙醇为吸附质研究了吸附和微波辐射再生吸附剂过程.进行了正流微波辐射脱附和逆流微波辐射脱附实验,测定了微波脱附流出曲线和床层的温升曲线,并与传统的热脱附流出曲线和在不同加热速率下得到的床层温升曲线进行比较.实验结果表明：微波脱附比热脱附脱附速度更快,效率更高;高聚物吸附树脂类吸附剂对微波是半透明的,它对微波的吸收能力随着温度的升高而下降,因此,在微波辐射下,吸附剂床层吸收微波的能力也随着床层温度的升高和吸附质的脱附而减弱,床层最终温度不超过84℃,可使吸附剂的结构和性能不会被破坏和受影响,这有利于吸附剂的循环使用.微波在脱附和吸附剂再生中有很好的应用前景.     

蜂窝状块体硅胶/分子筛复合物吸附性能

采用静态法测定了蜂窝状块体硅胶/分子筛复合物的吸附性能,并采用吸附床结构模拟转轮除湿过程,测定了复合物动态吸附性能;探讨了复合物在吸附过程中温、湿度分布;研究了处理风参数（风速,进口温度、湿度）对块体吸附剂吸附性能的影响。结果表明：块体硅胶/分子筛复合物的除湿性能明显高于硅胶,尤其在较高温度和较低湿度条件下。在处理风温度较低、风速较小及处理风湿度较大的前提下,块体复合物除湿性能较好。     

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。     

A comparison of nitrogen adsorption and thermogravimetric methods in the assessment of the pore size distribution of mesoporous silica gels

The pore dimensions are determined by using adsorption and thermogravimetry methods for unmodified silica gel Si-100 and silanized silica gel Lichrosorb RP-18. Thermal desorption measurements for various liquids were performed under quasi-isothermal conditions. Methanol, acetone, benzene and n-hexane were used as a wetting liquids. Pore size distributions and total pore volumes derived from thermal desorption compare reasonably well with results obtained from the analysis of adsorption isotherms of nitrogen. For different types of adsorbates the effects connected with the presence of the surface liquid film are discussed. The presence of long alkyl chains on the silica surface strongly influences the pore diameter calculated from thermogravimetric data.     

管翅式换热器铝箔表面除湿涂层研究

采用静电喷涂工艺,将硅胶粉和粉末涂料组成的混合物喷涂到铝箔表面,加热固化后进一步浸渍到氯化锂或氯化钙饱和盐溶液中,获得除湿换热器铝箔表面吸湿涂层。对吸湿涂层进行扫描电子显微镜及其能谱、比表面积孔隙分析及热失重等表征。结果表明：涂层能够均匀分散在铝箔表面;改性后的吸湿涂层平均孔径略有增大,孔容和比表面积略有减小;吸湿涂层质量损失主要集中在较低温度段（30～200℃）和较高温度段（300～600℃）,前者与吸附剂脱附有关,后者与涂料热分解有关。静态、动态吸附测试表明,改性后吸湿涂层的吸附性能都有较大的改善。     

Adsorption Refrigeration Performance of Shaped MIL-101-Water Working Pair

A new metal-organic framework of MIL-101 was synthesized by hydrothermal method and the powder prepared was pressed into a desired shape. The effects of molding on specific surface area and pore structure were investigated using a nitrogen adsorption method. The water adsorption isotherms were obtained by high vacuum gravimetric method, the desorption temperature of water on shaped MIL-101 was measured by thermo gravimetric analyzer, and the adsorption refrigeration performance of shaped MIL-101-water working pair was studied on the simulation device of adsorption refrigeration cycle system. The results indicate that an apparent hysteresis loop ap-pears in the nitrogen adsorption/desorption isotherms when the forming pressure is 10 MPa. The equilibrium ad-sorption capacity of water is up to 0.95 kg·kg^-1 at the forming pressure of 3 MPa （MIL-101-3）. The desorption peak temperature of water on MIL-101-3 is 82℃, which is 7 ℃ lower than that of silica gel, and the desorption temperature is no more than 100 ℃. At the evaporation temperature of 10 ℃, the refrigeration capacity of MIL-101-3-water is 1059 kJ·kg^-1, which is 2.24 times higher than that of silica gel-water working pair. Thus MIL-101-water working pair presents an excellent adsorption refrigeration performance.     

Carbon-silica xerogel and aerogel composites

High surface area carbon-silica xerogels and aerogels were prepared by adding various amounts of activated carbon particles during gelation of tetramethyoxysilane (TMOS). Surface areas and pore structure of the gels were determined by nitrogen and water adsorption and desorption measurements. Carbon increased the surface area of silica gel and the carbon-silica gel composites were found to be hydrophobic. The pore structure of xerogel composites was dominated by carbon whereas that of aerogel composites was apparently controlled by silica component.Also with the Department of Agronomy.     

介孔二氧化硅合成及其吸附分离性能研究

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法,通过调整合成体系pH与温度控制正硅酸乙酯的水解与缩聚过程,制备出4种不同孔径分布的介孔二氧化硅。以X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附、程序升温脱附（NH₃-TPD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、热重（TG）等表征手段对二氧化硅物化性质进行表征,并考察4种介孔二氧化硅的烷/烯吸附分离性能。结果表明,介孔二氧化硅的硅羟基种类以自由羟基为主,随着合成终点pH增加,孔径增加,比表面积减少,硅羟基浓度降低,酸量减少,酸强度增加;孔径分布及酸性质对吸附分离性能影响明显,平均孔径为4.9 nm样品的酸强度适宜,分离度R_烷/烯>1,烯烃脱附速度快,吸/脱附速率比接近1,是较为理想的烷/烯分离吸附剂。     

Preparation of silica xerogel with high silanol content from sodium silicate and its application as CO2 adsorbent

In this study, silica xerogels with high silanol content were synthesized by using sodium silicate as low-cost silica source in the presence of hydrochloric acid and acetic acid via sol–gel process for CO₂ adsorption purpose. The effect of amount of acetic acid on the surface and structural properties of silica xerogel was investigated. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermal gravimetric analysis (TGA) revealed that the silanol groups existed on the surface of silica xerogel products and their concentration increased with increasing the amount of acetic acid. The BET surface area and total pore volume of the silica xerogel prepared using 6 mL of acetic acid (MMS-6) were found to be 1021 m²/g and 0.72 cm³/g, respectively. The pore structure of silica xerogel products consisted of the interparticle voids between the nanoparticles aggregates, and the interconnected wormhole microporous structure. The latter pore structure was more uniform on increasing the amount of acetic acid. CO₂ adsorption/desorption measurements were carried out using TGA unit with high purity CO₂ (99.999%). The highest CO₂ sorption capacity (83.6 mg_CO2/g_sorbent) was obtained with MMS-6 product. Thermal swing adsorption studies showed that the silica xerogel products exhibited strongly reversible CO₂ adsorption capacity and stable during 5-repeated cycle of adsorption/desorption experiment at 35 °C.     

基于疫苗颗粒完整性的硅胶吸附/解吸附纯化重组乙肝表面抗原 工艺研究

针对重组汉逊酵母乙肝表面抗原(HBsAg)在传统纯化过程中稳定性差的问题,采用静态光散射、荧光光谱和动态光散射等分析手段,从颗粒完整性角度研究其在不同pH条件下的稳定性变化。以其为指导,采用硅胶吸附/解吸附纯化HBsAg,建立该过程中关键因素的响应面模型,并与疏水层析联用,进一步纯化HBsAg,分析纯化效果以及纯化后疫苗颗粒完整性。采用透射电镜观察纯化后疫苗形貌,用高效分子排阻色谱法(HPSEC)分析颗粒稳定性。结果表明在酸性溶液下,pH接近HBsAg等电点时,抗原颗粒间静电斥力减小,颗粒容易聚集;碱性条件下,抗原颗粒内部疏水基团暴露,造成颗粒解聚。建立响应面模型,以活性收率为响应值时,最佳纯化工艺为吸附pH=7.43,洗脱pH=10.48,洗脱温度55.4℃,此时活性收率最高为39.1%;以纯化倍数为响应值时,吸附pH=7.16,洗脱pH=10.52,洗脱温度55.1℃,此时纯化倍数最高为1.90。进一步对洗脱液进行疏水层析纯化,活性收率为49.73%,颗粒完整性为85.79%,透射电镜观察到抗原颗粒粒径为20~40 nm。与传统疏水层析方法相比,采用硅胶吸附/解吸附与疏水层析联用的纯化方法,疫苗活性收率提高31.99个百分点,颗粒完整性提高20.90个百分点,颗粒稳定性提高22.93个百分点。该研究为高效纯化重组HBsAg及提高疫苗纯化过程的颗粒完整程度等提供新思路。     

DTAB表面活性剂在硅气凝胶干燥中的应用

使用十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）阳离子表面活性剂溶液对湿凝胶进行处理,可降低凝胶中液体表面张力,从而得到保持较完整孔隙结构的硅气凝胶。结果表明,采用DTAB水溶液浸泡湿凝胶的方法要优于在凝胶形成前加入DTAB的方式。使用浓度为1.48×10-2 mol/L的DTAB水溶液浸泡湿凝胶可得到孔隙率为81.8%、平均孔径为15.749 nm、总孔体积为2.836 cm3/g、比表面积为923 m2/g的二氧化硅气凝胶;其吸脱附曲线明显高于其他添加浓度的吸脱附曲线,表明具有较高的吸附能力;在TEM图中可明显看出其具有孔隙结构。DTAB处理过的气凝胶明显优于未经处理的二氧化硅气凝胶。