超声波场强化解吸速率的机理及场协同分析

从分子动力学原理出发,提出了外场作用下的解吸动力学模型,分析讨论了超声场强化解吸速率的机理及超声场与吸附相分子振动之间的协同作用.根据超声条件下吸附相分子的受迫振动和非吸附相分子的波动,分别讨论了吸附相分子及非吸附相分子在超声波场中获得的能量并进行了数量级分析和比较.结果表明,在超声波场中吸附相分子比非吸附相分子获得更多的能量,一般要大10个数量级以上,这正是超声波场强化解吸速率的本质所在.进一步理论分析表明,对一定频率的超声波,能流越大解吸速率越大,这是与实验相符的;同时,在超声波能流一定的情况下,可使超声波频率达到吸附相分子的固有频率而使解吸速率强化,这是超声波场与吸附相分子振动之间协同的结果.     

甲烷在石墨烯和活性炭上的吸附

以研制新型吸附式天然气(ANG)吸附剂为目的,比较了甲烷在石墨烯和活性炭上的吸附平衡。首先,在温度区间273~293 K、压力范围0~8 MPa,测试甲烷在比表面积分别为300和2074 m²·g^-1石墨烯和活性炭上的吸附平衡数据。其次,应用格子理论导出的通用吸附等温方程,通过吸附平衡态能量分析及10-4-3相互作用势函数求解,确定甲烷分子在石墨烯平面和活性炭上的最大面密度、受到的壁面吸附作用势及其在吸附层内的作用能。结果表明,在相同温度下,吸附甲烷分子在石墨烯上吸附层内的相互作用能较其在活性炭上的大,甲烷分子在石墨烯平面上的集聚更为密集。提高石墨烯的比表面积将有效提高甲烷在其上的吸附容量。     

超声波对活性炭吸附苯酚相平衡的影响

研究了超声波条件下的苯酚水溶液 +活性炭体系的相平衡以及超声波强度和第三组分的加入对这种相平衡关系的影响。研究结果表明 :与无超声波同温度下的常规脱附过程相比 ,超声波能够通过空化作用将能量施加于体系的分子上 ,使体系的相平衡明显向固相吸附量减少的方向移动 ;将乙醇或乙酸乙酯作为第三组分加入苯酚水溶液 +活性炭吸附体系 ,也可改变原有的吸附相平衡关系 ,使体系的相平衡向固相吸附量减少的方向移动 ,在超声场的同时作用下 ,这种相平衡关系的变化更为明显     

氢分子在不同微孔碳吸附剂上的吸附行为

文章基于从格子理论导出的通用吸附等温方程分析氢在多壁碳纳米管(MWCNTs)和AX-21活性炭上的平衡吸附数据。通过吸附平衡态中吸附质分子的能量分析,确定氢分子受到的壁面作用势和在吸附表面的最大聚集密度,并由通用吸附等温方程的线性标绘确定平衡态中氢分子间的作用能。结果表明,吸附氢分子间的作用能随氢分子表面聚集密度线性变化,但由于氢分子在二吸附剂吸附空间受到不同强度的壁面吸附势,氢分子在二吸附剂上具有不同的吸附行为。     

以马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂的分子印迹聚合物对槲皮素的选择吸附性能

以槲皮素为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,马来松香丙烯酸乙二醇酯为交联剂,采用水溶液悬浮聚合法合成含松香基的槲皮素分子印迹聚合物(Qu-MIP)。研究了Qu-MIP对槲皮素的吸附、解吸平衡条件及其吸附动力学,得到最佳静态吸附条件为:温度30℃,振荡频率100 r/min,吸附平衡时间3 h;相同温度和振荡频率下的最佳平衡解吸条件为:解吸液V(甲醇)∶V(冰醋酸)=1∶9溶液,解吸时间30 min。并对Qu-MIP的特异性吸附性能以及其选择分离性进行了研究。结果表明,Qu-MIP对槲皮素分子具有良好的选择吸附性能。     

典型液体危化品吸附材料性能

目前用于典型液体危化品吸附的材料类型主要有树脂型和有机高聚物超细纤维型,两种类型中分别选取甲基丙烯酸酯吸油树脂和聚丙烯纤维吸附材料,对此两种吸附材料的吸附相关特性进行了对比实验研究,包括吸附倍率与时间的关系、吸附选择性以及循环吸附/解吸特性等。结果表明,两种吸附材料吸附甲苯的吸附平衡时间均为4 s左右,其中聚丙烯纤维吸附材料的平衡吸附倍率为17.82 g/g,为甲基丙烯酸酯吸油树脂的2.2倍;两种吸附材料都具有较好的吸附选择性;聚丙烯纤维吸附材料在吸附甲苯后能够通过挤压方式解吸附实现循环使用,平均解吸率在80%以上;甲基丙烯酸酯吸油树脂在吸附甲苯后无法通过挤压方式进行解吸附。实验结果将为基于吸附材料的水面液体危化品回收设备的研发奠定基础。     

大孔树脂对贯叶连翘中金丝桃素的静态吸附

考察了18种不同类型的大孔树脂对贯叶连翘中金丝桃素的静态吸附和解吸效果,并对3种效果较好的树脂进行了吸附动力学研究;比较了上样液pH对吸附效果的影响;探讨了NKA-9树脂在25℃等温吸附过程,并应用Langmuir方程进行了拟合。结果表明,弱极性树脂NKA-9对金丝桃素吸附解吸作用最好,到达吸附平衡时间为1h左右,吸附量可达12.45mg/g干树脂。上样液最佳pH=4,上样液pH对树脂的吸附有很大影响。NKA-9树脂对金丝桃素的吸附为单分子吸附,符合Langmuir吸附理论。     

CO_2在13x分子筛上的吸附分离——总传质系数及数学模型

以CO_2在分子筛和活性炭上的吸附平衡理论为基础,用微分床层测定CO_2在13x分子筛上的吸附与解吸总传质系数K_0,对描述吸附柱操作的偏微分方程组,分别用Laplace变换和有限差分法直接求解,计算所得透过曲线与实验结果相近似。     

用晶格模型预测多组元固液界面上的吸附平衡

在晶格模型基础上，提出了预测多组元液体混合物在能量非均匀固体表面上吸附平衡的新方法，得到了吸附相活度系数表达式，计算多组元固液吸附平衡只需二元体系参数．对于硅胶自苯-甲苯-环己烷溶液、活性炭自苯-乙醇-环己烷溶液和活性炭自苯-乙酸乙酯-环已烷溶液中的吸附等3个三元体系，用本文方法进行了计算，预测结果令人满意．     

温压耦合特性对吸附制冷解吸性能的影响

在太阳能吸附制冷循环解吸过程中传质性能受到非稳定热源温度的限制,而压力调节可作为强化传质的有效补偿手段。通过构建活性炭-甲醇工质对的恒温解吸理论模型给出了解吸率、解吸速率的表达式,对变压强化传质效果进行计算,揭示了温度与压力变化对解吸率的影响规律。计算结果显示系统压力降低10 kPa可等效于热源温度升高了6～8℃。搭建了以活性炭-甲醇为工质对的吸附单元管吸附制冷平台,实验结果显示当解吸温度分别为90、100和110℃时,系统压力降低14 kPa后,解吸率分别提高了20.5%、15.1%和12.1%,平均解吸速率分别提高了49.3%、44.6%和37.1%,与理论计算吻合较好。得出了温度与压力对解吸性能影响的耦合关系,并对实际太阳能吸附制冷系统变压解吸方法给出建议。     

超声波作用下柠檬酸盐溶液中SO2的解吸机理

本文从超声波作用特点出发，利用数值计算研究了在超声解吸SO2过程中，超声波的作用机理，从理论上阐明了影响超声解吸SO2的主要因素，并对此进行了实验验证，实验结果与理论分析吻合较好。研究表明，超声场下脱除柠檬酸盐溶液中SO2在理论和实验室规模下是可行的；超声频率、溶液中气体含量以及溶液性质对超声解吸SO2影响较大；给溶液中增加空化气泡核如通入微量惰性气体，SO2解吸效率显著提高；超声频率越低，超声脱除SO2效果越好；给溶液施加适当搅拌，SO2解吸率提高20%～30%；溶液中SO2初始浓度越高，解吸效果越好。     

超声场对栀子甙提取过程的强化

测定了在栀子果实中栀子甙在水溶液中浸取的固液平衡关系,不同强度超声场作用下栀子甙相平衡关系,研究比较了机械搅拌法和超声场介人下栀子甙的浸取率和浸取速率。实验结果表明：超声场可以改变浸取相平衡,超声场强度越大,固体中栀子甙吸附容量越小：超声场作用下使浸取率达到最高、浸取速率达到最大。超声场可有效强化液膜传质、粒内扩散,提高浸取率、加快浸取速率,能达到机械搅拌无法达到强化传质的效果。     

超声场对氢键缔合体系解吸平衡的影响研究

Effects of ultrasound on intensification of separation process were investigated through the experiment of desorption equilibrium behavior. Tri-butyl phosphate (TBP) on NKA-X resin and phenol on a solvent impregnated resin, CL-TBP resin, were used for desorption processes. The desorption rate was measured with and without ultrasound. Desorption equilibrium was studied under various ultrasonic power densities or thermal infusion. Results showed that the desorption rate with ultrasound was much higher than that with normal thermal infusion. Both ultrasound and thermal infusion broke the desorption equilibrium existed at room temperature. However, after the systems were cooled down, the amount of solute desorbed in the liquid phase in the presence of ultrasound was much higher than that at the temperature corresponding to the same ultrasound power. It is proved that the initial desorption equilibrium was broken as a result of the spot energy effect of ultrasound.     

超声波对苯酚在NKAⅡ树脂上吸附平衡的影响

本文以苯酚水溶液／NKAⅡ树脂吸附体系为实验对象,研究超声波对液固吸附平衡的影响。分别测定了在超声场和无超声场条件下,苯酚在NKAⅡ树脂上的吸附等温线,报道了在超声场条件下苯酚在高聚物吸附剂上的吸附等温线。研究结果表明：超声场作用下的吸附平衡等温线要低于在常规条件下的吸附等温线,超声场强度越大,苯酚在吸附剂上的吸附容量就越小。向吸附体系施加超声场,会导致吸附体系的温度升高。超声场对吸附平衡的影响是由超声场的热效应和非热效应所引起的,而后者的影响要大于前者。向液固吸附体系添加乙醇或乙酸乙酯作为第三组分,能进一步使体系的相平衡关系朝着吸附量减少的方向移动,这种变化在超声波场条件下更为明显。     

Improvement of Low-Rank Coal Flotation Based on the Enhancement of Wettability Difference between Organic Matter and Gangue

The main reason for low separation efficiency in low rank coal (LRC) flotation was the small wettability difference between organic matter and gangue. To improve LRC flotation response, a new method based on the expansion of wettability difference was proposed in this investigation. This method is that changing the adsorption liquid environment (adding Ca²⁺) to enhance the selective adsorption of surfactants on the surface of organic matter and increase its hydrophobicity, meanwhile applying ultrasonic desorption to remove the surfactants adsorbed on the gangue. The experiments were conducted on organic matter, gangue, and raw coal and combined with surfactant adsorption/desorption capacity, FTIR, and wetting heat determination to explore the underlying mechanism. The best flotation performance of raw coal was obtained when desorption time was 30 s. Surfactant adsorption results indicated that Ca²⁺ could promote the adsorption of surfactant on organic matter, but has insignificant effect on gangue. Under ultrasonic condition, surfactant capacity adsorbed on gangue decreased in the presence of Ca²⁺, but the addition of Ca²⁺ could inhibit surfactant desorption. However, in the raw coal, the surfactants could be removed from gangue surface under ultrasonic and Ca²⁺ because of the low proportion of gangue in raw coal and weaker adsorption strength of Ca²⁺ on gangue, as indicated by the ash reduction. Wetting heat results suggested that wettability difference between organic matter and gangue was expanded after ultrasonic treatment. This study may have some guiding significance for improving LRC flotation.     

含气页岩中水分赋存与分布的研究进展

页岩气（主要组分为甲烷,CH₄）作为一种新兴的非常规天然气,对于优化我国现行能源消费结构、缓解能源消耗过程中的环境污染问题具有重要意义。研究表明,含气页岩储层中页岩气主要以吸附态形式存在。影响含气页岩吸附性能的因素包括页岩自身理化性质和外部储层条件。其中,页岩中的水分是影响页岩气吸附/解吸的重要因素。因此,本文结合国内外相关研究工作,分析了含气页岩中水分的赋存与分布特征,归纳了页岩储层中水分的分析方法,指出了水分赋存与分布的后续研究方向。分析表明：①页岩中水分主要赋存于孔隙结构中,且无机孔隙中的水分赋存量比有机孔隙多;②水分子主要通过氢键吸附于有机孔隙的亲水性位点,以及经由氢键和表面作用力结合于黏土颗粒或孔隙表面;③水分含量与页岩黏土矿物含量及总有机碳（TOC）含量有关;④探明页岩中水分赋存与分布的实验表征手段包括水蒸气等温吸附、低温差示扫描量热、低场核磁共振、红外热成像和等离子体低温灰化等。虽然页岩中水分的研究已经引起国内外学者的关注,但是相比煤中水分的研究仍显不足。因此,本文指出后续需开展以下工作：探明水分在页岩中的无机矿物质空间和有机质空间的含量分布和空间分布特征;明确水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用规律;联用实验科学和理论模拟方法,探明水分对页岩吸附/解吸CH₄流体的作用机理。     

超声强化超临界流体萃取机理的研究

从实验和理论上对超声强化超临界流体萃取的机理进行了研究。采用自行设计的内插式超声强化超临界流体萃取装置,运用数码显微成像系统和透射电镜观察了有、无超声作用下超临界流体萃取中空化测试材料和海藻细胞微观结构的前后变化,分析了超声对超临界流体萃取海藻中二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）的传质和萃取率的影响,并根据声化学原理对超临界流体中附加超声场时能否产生空化现象进行了探讨。实验结果发现超声对超临界二氧化碳流体中的空化材料和海藻细胞壁不产生破坏作用,不会产生声空化效应,但提高了海藻中EPA和DHA的萃取传质效果。其实验结果与理论推导相一致。结果表明：超声强化超临界流体萃取的机理不是源于超声空化,而是超声在微环境内产生的机械波动效应和热效应。