试析吸附热力学特性及吸附制氧分子筛的改性研究

《试析吸附热力学特性及吸附制氧分子筛的改性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京工业大学硕士学位论文吸附热力学特性及吸附制氧分子筛的改性研究姓名：胡涛申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：姚虎卿;马正飞2002.6.1南京工业大学博士学位论文摘要本文从哩附分离工程应用出发，在简介吸附平衡理论研究进展和等温线测定原理的基础上，对吸附平衡和高压吸附等温线有待解决的问题以及变压吸附制氧用分子筛吸附剂的改性问题开展研究。不同温度下的吸附平衡数据是设计吸附过程的基础，本文从吸附热力学出发，提出了通过两个温度的吸附平衡数据计算吸附热，由此来推算吸附过程应用温度范围内吸附平衡的方法。f采用这样的方法，计算得到N2在沸石分子筛上的吸附平衡数据同实验结

2、果相比较，最大误差在O．5％以内。对c2H6在活性炭，C02在硅胶上任意温度的吸附等温线数据进行推算，也均与实验值吻合。利用文献数据推算较高压力的吸附平衡情况，结果也与文献报道值一致，表明了该方法的适用性。利用吸附热数据推算不同温度吸附平衡的方法，为吸附过程操作需要不同温度下的吸附平衡数据以及计算与设计吸附分离过程提供了简便、准确的方法。，广7“从经典的双组分吸附平衡模型出发，提出了吸附剂上存在介于零到单组分中较弱吸附中心的共吸附中心，并由此推导出由总吸附量数据和单组分吸附数据推，算双组分吸附平衡的模型。腑氮一氧双组分体系进行推算，并与经典的Langmuir’扩展

3、方法、理想吸附溶液理论(IAST)推算结果进行比较。结果表明：Langmuir扩展方法对双组分体系中两种组分推算值都存在偏小的现象，而IAST推算则存在对吸附较弱组分推算值偏小的现象。对甲烷一乙烷、甲烷一乙烯双组分体系进行推算，也有类似的状况出现。而本文采用共吸附中心的假设，得到的模型用于推算双组分吸附平衡均与实验值和文献值吻合，这也为计算与设计吸附分离过程提、供了简单、有效的方法。广扩实验测定吸附平衡特性是r丌发设计吸附过程的基本手段之一，其中静态容积，法测定又是最准确的方法。／但本文发现静态容积法测定吸附平衡时，存在相对吸t附量与绝对吸附量的差别，且相互之间有

4、关系式，只是在低压吸附时两者的差别可忽略，而在高压吸附时就需加以考虑。根据相对吸附量与绝对吸附量的关系式以及吸附相密度为参数，通过Redlich-Kwong(R-K)方程计算气相密度，用ngmuir-Freundlich(L—F)方程表示绝对吸附量，可得超临界高压吸附平衡模}＼I、、摘要型。将模型应用于静态容积法测定的具有最大吸附量的甲烷在活性炭上超临界高压吸附平衡数据回归，所得的参数能准确反映L-F方程的特性，模型给出的超临界甲烷吸附相密度同文献报道值一致：将模型应用子静态容积法测定CO在氧化铝上压力高达50MPa的超临界高压吸附平衡数据回归，同样得到很好的结果

5、。yⅣ。利用相对吸附量与绝对吸附量关系式／本文还对静态容积法测定的跨越临界温度，时高压吸附平衡出现较为复杂的异常情况给出了合理的解释。俸文提出的模型没＼有使用超临界吸附极限压力等假设，方程形式简单，参数意义明确，使经典的吸附理论亦可以成功地描述静态容积法测定的超临界高压吸附等温线。沸石分子筛是吸附分离过程中最主要的一种吸附剂，其应用于变压吸附(Pressuu嗲一SwingAdsorption，PSA)制氧过程，促进了PSA技术的迅速发展与应用√本文通过用不同的碱金属及碱土金属阳离子对A型、x型分子筛进行离子交换改性，详细考察金属阳离子的种类、比例以及活化条件对分子

6、筛进行改性后，对氮、氧吸附特性的影响；并对改性分子筛用不同粘结剂制备成型，测定了{其强度和磨耗率。∞果表明：采用合适的离子交换改性以及控制活化条件，可制L得高氮吸附容量和低氧吸附容量的吸附剂，为-丌发与设计高效的变压吸附制氧过、7吖一程创造了条件。J本文还对改性后的ZMS吸附特性进行表征，进一步考察改性对吸附特性的影响。针对低温时N2、02、Ar吸附法表征分子筛存在的不足，提出，了在液氮温度下用CO吸附来表征分子筛微结构的方法。《结果表明：CO在分子‘筛上的低温吸附特性与N2、02、Ar的吸附有明显的不同，由此可得到两类微孔分布。用液氮温度下CO在分子筛上的吸附来

7、表征分子筛微结构的方法丰富了吸附剂的表征手段。本文有关吸附平衡特性和计算方法的探讨，以及变压吸附制氧用分子筛吸附剂的改性，丰富了吸附相关理论，为开发和设计高效变压吸附制氧过程建立了基础。p7关键词：吸附3热力学，沸石分子筛，氧南京工业大学博士学位论文ABSTRACTWithabriefintroductiontothedevelopmentofadsorptionequilibriumtheoriesandthemeasurementprincipleofadsorptionisothermdata，thePaperfocusesontheadsorptioneq

8、uilib