多孔材料的吸附和擴(kuò)散性能：案例研究.pdf

1、多孔材料上的吸附和擴(kuò)散現(xiàn)象，不僅在科學(xué)上引起人們的高度關(guān)注，而且在工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用。本文從吸附和擴(kuò)散模型出發(fā)，介紹了廣義Maxwell-Stefan方程模擬多組分在多孔材料吸附和擴(kuò)散領(lǐng)域的應(yīng)用。詳細(xì)評述了silicalite-1膜的合成方法及其應(yīng)用于烷烴異構(gòu)體的分離。應(yīng)用ZLC技術(shù)測定了苯在FDU-16和MFI型沸石分子篩晶體上的脫附曲線，并用數(shù)學(xué)模型對所測脫附曲線進(jìn)行擬合研究其擴(kuò)散性能。本論文的內(nèi)容主要包括以下4個部分:
　

2、　1)介紹了廣義Maxwell-Stefan方程模擬多組分在多孔材料吸附和擴(kuò)散領(lǐng)域的應(yīng)用。強(qiáng)調(diào)在模擬過程中應(yīng)妥善處理交換因子和合理選擇混合物吸附模型，如果實驗證明理想吸附溶液理論和extended Langmuir吸附模型都不能很好地描述混合物的吸附行為，則必須建立新的混合物吸附方程，方能更確切地闡述多組分體系在多孔材料中的吸附、擴(kuò)散機(jī)理。
　　2)詳細(xì)評述了silicalite-1膜的三種合成方法（原位水熱合成法，二次水熱合成法

3、和無模版法）。無模版法的合成溶液中無模版劑，無需經(jīng)焙燒步驟，降低了缺陷產(chǎn)生的可能，對比水熱合成法和二次水熱合成法，更具優(yōu)勢。另外詳細(xì)評述了silicalite-1膜應(yīng)用于烷烴異構(gòu)體的分離。結(jié)果表明，滲透分離性能是由烷烴異構(gòu)體在silicalite-1上的吸附和擴(kuò)散性能共同決定的。
　　3)采用有機(jī)-有機(jī)自組裝法制備了介孔碳FDU-16，并用XRD、SEM、TEM和N2吸-脫附等技術(shù)對所合成的FDU-16樣品進(jìn)行了詳細(xì)表征。在此基礎(chǔ)

4、上，用ZLC技術(shù)測定苯在FDU-16上的脫附曲線，并用中間法對所測脫附曲線進(jìn)行擬合研究其擴(kuò)散性能。結(jié)果表明，F(xiàn)DU-16是介孔和微孔共存的碳材料，且以微孔為主;盡管FDU-16含介孔，探針分子苯在FDU-16晶內(nèi)的傳質(zhì)限制是其在微孔中的擴(kuò)散;由于苯的分子尺寸與FDU-16中的微孔孔徑相當(dāng)，導(dǎo)致苯在FDU-16晶內(nèi)擴(kuò)散緩慢，且有高的擴(kuò)散活化能。
　　4)三個MFI型沸石分子篩（silicalite-1、H-ZSM-5和Fe-ZSM-

5、5）用XRD、SEM、N2吸-脫附技術(shù)和CP-AES分析對樣品進(jìn)行了詳細(xì)表征，并用ZLC技術(shù)測定苯在三種MFI型沸石分子篩（silicalite-1、H-ZSM-5和Fe-ZSM-5）上的脫附曲線，并用中間法對所測脫附曲線進(jìn)行擬合研究其擴(kuò)散性能。研究結(jié)果表明，H-ZSM-5分子篩骨架外陽離子H+和Fe-ZSM-5分子篩中的鐵物種對苯分子在MFI型沸石分子篩晶內(nèi)的擴(kuò)散有限制作用，而鐵物種對苯分子在沸石晶內(nèi)的擴(kuò)散阻礙作用更加明顯。