页岩容量法和重量法等温吸附实验对比研究

页岩吸附气含量是准确评价页岩含气量和资源潜力的关键参数,目前通常采用等温吸附实验来确定。等温吸附实验方法主要分为容量法和重量法,容量法是目前常用的等温吸附实验方法,重量法的应用还较少。本文通过分析两种方法的实验原理,认为容量法和重量法等温吸附实验测得的吸附量均为过剩吸附量,绝对吸附量并不能通过实验直接测得,并建立了过剩吸附量与绝对吸附量的转换关系。为了对比分析两种实验方法的准确性和稳定性,分别进行了相同样品的容量法和重量法等温吸附实验。测试结果表明,低压时甲烷在页岩中的吸附曲线呈Ⅰ型的吸附曲线特征,但是当压力进一步增大后,等温吸附曲线会出现下降。页岩中超临界甲烷的等温吸附曲线在压力较大时,必然存在下降的趋势,这并非异常现象,而是超临界流体过剩吸附量的本质特征。对比分析认为,在传感器精度和天平精度经过校准的情况下,重量法等温吸附实验对实验参数和环境的敏感程度要低于容量法。特别是对于吸附量较低的泥页岩,容量法测试中引起的误差大于重量法。在现有技术水平条件下,认为重量法更适用于页岩的等温吸附实验研究。     

水蒸气等温吸附表征水泥基材料孔隙结构

采用水胶比0.45的净浆、砂浆和混凝土材料,以水蒸气等温吸附法和压汞法为试验方法,以GAB吸附模型为数据分析手段,通过等温吸附曲线、脱附曲线、滞回曲线和孔隙分布,研究使用水蒸气等温吸附法表征水泥基材料的孔隙结构。研究结果表明:骨料对水泥基材料的水蒸气等温吸附曲线几乎没有影响;水泥基材料吸附/脱附滞回曲线出现在整个湿度区域,并在湿度为80%达到最大值;考虑表面吸附层能够提高水蒸气等温吸附计算的孔隙分布精度;水蒸气等温吸附法得到的孔隙率和比表面积与压汞法得到的数值具有正相关性;微孔(r<3nm)中能量不稳定和显孔(r>3nm)中"墨水瓶"效应是水蒸气等温吸附过程滞回现象的主要原因。     

孔径分布色谱法测定数据的计算机处理

以Kelvin毛细管凝聚理论和Wheeler方法为依据,圆柱形孔为模型,编制出孔径分布的计算机程序。从双气路色谱法测得的数据出法,多元线性回归拟合出等温吸附曲线,计算机按要求自动均匀在等温吸附曲线上分组取点,转换为孔体积与孔半径函数关系,即孔径分布图。     

醋酸丁酯在活性炭纤维床层中的穿透曲线

研究了醋酸丁酯在活性炭纤维床层中的吸附过程 ,获得吸附速率方程和 Freundlich吸附等温方程的吸附级数、吸附平衡常数。将吸附速率方程、吸附等温方程与物料衡算相结合预测了其他条件下的穿透曲线。预测曲线与实验结果符合得较好。     

改性海泡石除磷热力学研究

通过对改性海泡石的热力学性能研究,确定了改性海泡石对磷进行吸附的吸附容量、去除率和改性海泡石用量的关系。根据实验数据求解出吸附等温方程并绘制出等温吸附曲线。对等温吸附曲线进行拟合并比较相关系数的大小,得到改性海泡石的等温吸附方程。它符合修正后的Freundlich等温吸附方程:qe=10.4 4 Ci1.148 29.90。此方程较精确地描述了改性海泡石对P O34--的吸附量随浓度的变化,为改性海泡石的工业化除磷应用提供了理论依据。     

等温与非等温DSC法研究环氧树脂的固化动力学

采用等温和非等温DSC法对双酚A环氧树脂(DGEBA)/4,4′-二氨基二苯砜(DDS)体系的固化过程进行了研究。通过非等温DSC曲线确定其固化工艺温度,并通过Kissinger方程和Crane方程的线性拟合得到非等温DSC条件下的动力学参数,由动力学参数得到的固化度与时间的理论关系曲线表明其固化机理非n级机理而是自催化机理。等温DSC实验测试曲线证明了DGEBA/DDS的固化过程确实符合自催化机理的特征。两种方法测试结果表明不同测试条件对环氧树脂的固化反应影响不同。     

基于DA模型的煤表面甲烷吸附线预测

采用高低温甲烷吸附解吸测试系统,在243.15, 263.15, 283.15, 303.15和323.15 K下用不同变质程度的煤(气肥煤、焦煤、贫煤和无烟煤等)对甲烷进行等温吸附,基于微孔填充Dubinbin?Astakhov(DA)模型对其它环境温度下煤的CH4吸附等温线进行预测. 结果表明,不同变质程度的煤对甲烷的吸附量均随温度降低而增大,且饱和吸附量和特征吸附能与温度具有良好的线性关系. 模型预测的等温吸附曲线与实验结果吻合较好,相对误差不超过5%.     

基于等温吸附的水泥基孔隙材料水分传输过程

讨论了水泥基孔隙材料水分传输的主要机理,建立了孔隙水分传输的多相和简化模型。测试了胶凝材料含有70%矿渣的净浆和砂浆材料的等温吸附与脱附曲线(WVSI),得到了孔隙材料的水分特征曲线。利用水分传输模型对等温吸附实验脱附过程的实验数据进行回归,得到材料的本征渗透率。结果表明:在相对湿度h=60%时,两个模型的回归结果相近;在相对湿度h=18%时,两个模型的回归结果相差较大;简化模型仅适用于中等湿度(h=60%)及以上环境中水分传输过程的描述;基于等温吸附曲线数据,利用模型回归水泥基材料本征渗透率的方法基本可行。     

碳纳米管氧化对水中微量异狄氏剂的吸附性能影响

碳纳米管表面经强酸氧化处理,管体发生解体,分散,形成碳纳米管胶体,用于去除水中低浓度持久性有机污染物异狄氏剂。扫描电镜观测表明,氧化后的碳纳米管团簇被分散开,碳纳米管被打断;红外光谱测试曲线表明,硝酸氧化后的碳纳米管表面引入了大量含氧官能团。氧化前后的碳纳米管对异狄氏剂的吸附实验研究表明,氧化后碳纳米管的吸附性能优于原始碳纳米管吸附性能,且等温吸附曲线均呈线性。     

超微孔铝基MOF的制备及乙烷乙烯分离性能研究

制备了一种CAU-10-H超微孔MOF材料,并以N₂为探针分子对该材料的孔隙结构、比表面积等孔隙特征进行了测试分析;同时采用蒸汽吸附仪和固定吸附床对单组分气体和混合气成分进行了等温吸附测试和动力学穿透测试。结果表明,该材料具有典型的一维超微孔结构特征(孔径为4.6?),且吸附等温吸附和动态穿透测试也证实该材料对CO₂具有突出的等温吸附性能。因此,该材料不仅实现对天然气的提质、增效,还可以有望助推“减污降碳”和节能减排。     

新型复合吸附剂对NOx吸附性能的研究

为去除化工生产过程中产生的NOx废气,采用吸附能力强的天然沸石和能够与NOx发生反应的消石灰经特定工艺制成复合吸附剂.在常温常压下测定了不同空速和湿度下的吸附性能,结果显示在实验取值范围内空速越低,气体相对湿度越高,复合吸附剂对NOx的吸附效果越好.通过测定穿透曲线,得出该吸附剂对NOx的饱和吸附容量为0.18 g/g.     

Co-BTC脱除噻吩性能研究

基于溶剂热法合成出金属有机骨架材料Co-BTC,通过XRD、IR表征其结构。采用固定床吸附穿透实验,考察了不同的空速条件及溶解水对Co-BTC吸附分离噻吩的影响,并用甲苯溶剂洗涤进行吸附剂再生。结果表明,Co-BTC对模型油中噻吩的穿透容量及饱和吸附量分别为0.98%,2.05%(wt);Co-BTC在含溶解水和纯模型油中硫的饱和容量分别是1.50%,2.05%,饱和吸附容量降低了27%,运用分子筛分层填装吸附柱技术能将Co-BTC的饱和吸附容量提高到2.02%;再生的吸附剂对模型油中噻吩硫的饱和吸附容量为2.02%,再生率达到99%。     

3_十四烷氧基_2_羟丙基三乙基氯化铵在大庆油砂表面吸附性能

季铵盐由于其良好的性能,日益受到人们的重视,在油田、食品和日用化工等领域已得到广泛的应用。研究了地层温度下(45 ℃),3 十四烷氧基 2 羟丙基三乙基氯化铵(TPAC)在大庆油砂表面的静态吸附性能,考察了液固比、吸附时间和浓度对静态吸附量的影响。结果表明,TPAC溶液在大庆油砂表面达到静态饱和吸附时：液固比为20∶1;浓度为1.84 mmol/L;吸附时间为6 h,吸附等温线为S型曲线。当TPAC的浓度达到1.10 mmol/L时,形成单分子层饱和吸附;当浓度增加至1.84 mmol/L达到双分子层饱和吸附,饱和吸附量为13.21×10^-6 mol/g。研究季铵盐吸附性能为季铵盐在油田中的应用打下良好的基础。     

用于高湿度废气中甲苯吸附净化的疏水型ZSM-5分子筛的合成及其吸附性能研究

采用水热原位法合成了不同硅铝比的ZSM-5分子筛,研究了硅铝比对ZSM-5分子筛结构和疏水性的影响。以典型的挥发性有机物甲苯为对象,在动态吸附实验装置上评价了ZSM-5分子筛吸附有机物的性能,并拟合了甲苯在疏水ZSM-5上的吸附等温线方程。结果表明,高硅铝比ZSM-5具有良好的疏水性,其静态水吸附容量为0.014 g·g^-1,在高湿度条件下,甲苯浓度为1800 mg·m^-3,GHSV为25000 ml·h^-1·g^-1,温度为35℃,甲苯穿透吸附容量为0.041 g·g^-1,甲苯饱和吸附容量为0.075 g·g^-1。吸附等温线的拟合显示,甲苯在疏水ZSM-5分子筛上的吸附符合Langmuir-Freundlich复合模型。     

Adsorption of H2, CO2, CH4, CO,N2 and H2O in Activated Carbon and Zeolite for Hydrogen Production

Abstract

The design of a layered pressure swing adsorption unit to treat a specified off-gas stream is based on the properties of the adsorbent materials. In this work we provide adsorption equilibrium and kinetics of the pure gases in a SMR off-gas: H₂O, CO₂, CH₄, CO, N₂, and H₂ on two different adsorbents: activated carbon and zeolite. Data were measured gravimetrically at 303–343 K and 0–7 bar. Water adsorption was only measured in the activated carbon at 303 K and kinetics was evaluated by measuring a breakthrough curve with high relative humidity.     

粘胶基活性碳纤维毡吸附性能的研究

研究了粘胶基活性碳纤维(VACF)对不同极性有机气体的吸附与解吸性能。结果表明:VACF对极性较大的有机气体苯饱和吸附量较大,达饱和吸附的时间较长;而对极性较小的有机气体正己烷饱和吸附量较小,达饱和吸附的时间较短。采用动态加热法,VACF对有机气体的解吸速度最快。VACF对极性大的有机气体苯最难解吸。     

明胶基天然高分子/氧化石墨烯复合微胶囊的制备及调湿性能

利用调湿材料的吸放湿性能调节湿度是一种环保节能的被动调湿技术,广泛应用于室内调湿、食品包装、文物保护等领域。采用壳聚糖、液体石蜡、氧化石墨烯(GO)为微胶囊核心材料,利用壳聚糖和GO的静电作用形成类似表面活性剂亲水亲油结构的壳聚糖-GO结合体,在乳化剂和壳聚糖-GO结合体共同作用下乳化获得乳胶束,然后以此乳胶束为模板,采用戊二醛交联法制备了明胶基天然高分子/GO复合微胶囊(M-GO)。考察了GO用量、乳化pH值对乳液胶束粒径和稳定性的影响。在最佳乳化条件下制备了微胶囊,并研究了GO的引入对微胶囊的结构和吸/放湿性能的影响。通过傅立叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、氮气吸附对微胶囊的结构进行表征,通过测试微胶囊吸湿率和放湿率研究其调湿性能。结果表明,当GO用量为3 mL (1 mg/mL)、乳化pH值为5.10时,乳化形成的乳液粒径均匀且乳液的稳定性较好。GO与壳聚糖、明胶相互作用成功制备了微胶囊,未引入GO的微胶囊呈封闭的微球结构,当引入GO后所得的微胶囊M-GO为壳层开孔的中空结构,具有较大的比表面积和孔体积,有利于对水分的吸附。M-GO在不同湿度下的饱和吸湿量、吸湿/放湿率均优于未引入GO微胶囊,说明GO通过改变微胶囊的微结构、增加吸附水分的表面积,从而能够提高调湿性能。     

Humidity sensing properties of ZnO colloid crystals coated on quartz crystal microbalance by the self-assembly method

ZnO colloid crystals were coated on quartz crystal microbalance (QCM) by the self-assembly method. Field emission scanning electron microscopy and X-ray diffraction were used to analyze the morphology and crystal structure of ZnO colloid crystals. The sensing behavior was examined by measuring the resonance frequency shifts of QCM. The device exhibits excellent humidity sensing properties in the whole humidity range from 11% to 95%, such as good linearity, fast response time and recovery time, excellent reliability, and long-term stability. We also discussed the adsorption and desorption of water molecules on ZnO colloid crystals at different humidity conditions.     

Water adsorption and energetic properties of spark discharge soot: Specific features of hydrophilicity

Water adsorption was studied for spark discharge soot which is often used as a surrogate for atmospheric soot. Analysis by adsorption gravimetry and calorimetry showed that spark discharge soot exhibits specific features of hydrophilicity. Analysis of the isotherms and heats of water adsorption revealed the peculiarities of the mechanism of surface wetting related to significant changes in the soot microstructure. The first water adsorption/desorption cycle led to irreversible water adsorption and a decrease of the surface area available for water adsorption. Repeated water adsorption/desorption cycles demonstrated swelling phenomena related to the increase of the nitrogen surface area due to interparticle microporosity. The maximum effect of the transformation was observed under exposure to saturated water vapor following the microstructure stabilization. With decreasing temperature the amount of adsorbed water also decreased. Once emitted into the atmosphere the spark discharge soot particles will exhibit irreversible changes in surface area, porosity and hygroscopicity as a result of numerous humidity fluctuations until approaching a stable state of their microstructure due to long exposure to saturated water vapor.     

717阴离子交换树脂吸附磺基水杨酸

采用静态及动态法研究了717强碱阴离子交换树脂对水中磺基水杨酸的吸附解吸性能. 实验结果表明,在pH 2.2~12时,该树脂对磺基水杨酸有较强的吸附能力,吸附曲线符合Langmuir等温方程,吸附过程为焓驱动的放热熵减过程,吸附动力学以颗粒内扩散为主. 通过实验测得303 K时树脂静态饱和吸附容量为508 mg/g. 在315 K下用10%NaCl+2%NaOH溶液可快速洗脱树脂上吸附的磺基水杨酸,洗脱率达99%. 该树脂吸附操作简便,易再生,可望用于磺基水杨酸废水的治理及富集回收.