PDF《- MOFs上的吸附分离研究》

C H

4 / N

2 在Zr-MO F s上的吸附分离研究 韩素英 范卫东 高荔曹运祥 孙道峰 中国石油大学( 华东)国家重质油实验室 摘要以H4 L 为配体, 与金属离子 Z r 4+ 自组 装得到棒状晶体Zr基 金属有机框架材料(Zr-MO F s ) , 并借助 X 射线单晶衍射、 N

2 吸附脱附、 X 射线粉末衍射、 热重等对其结构进行表征, 利用气体 吸附仪测量了 CH4 和N2的吸附等温线, 采用克 - 克( C l a u s i u s - C l a p e y r o n ) 方程计算 CH4 的吸附热, 并运 用I d e a lA d s o r b e dS o l u t i o nT h e o r y ( I A S T) 理论来计算 CH4 / N

2 的分离因子( SC H

4 / N

2 ) .

结果表明: 在273K、 0. 1MP a时, 晶体Z r - MO F s对CH4 有较好的吸附效果, 吸附量为8. 2c m3 / g , 对CH4 / N

2 的选 择性分 离因子(S) 为6. 3, 且具有较好的分离效果;

对吸附热力学的研究表明, CH4 的吸附热在20k J / m o l 左右, 相对分子筛类吸附剂吸附热较小, 易于吸附剂的再生. 关键词 Z r - MO F s CH4 / N

2 分离 吸附等温线 吸附热 分离因子 中图分类号: T Q

4 2 4.

2 文献标志码: A D O I :

1 0.

3 9

6 9 / j . i s s n .

1 0

0 7 -

3 4

2 6.

2 0

1 7.

0 6.

0 1

0 A d s o r p t i o n - s e p a r a t i o nr e s e a r c ho fC H

4 / N 2o nZ r - MO F s H a nS u y i n g , F a nW e i d o n g , G a oL i , C a oY u n x i a n g , S u nD a o f e n g S t a t eK e yL a b o r a t o r yo f H e a v yO i lP r o c e s s i n g, C h i n aU n i v e r s i t yo f P e t r o l e u m ( E a s t C h i n a) , Q i n g d a o, S h a n d o n g, C h i n a A b s t r a c t :U s i n g l i g a n d s c o n t a i n i n gm e t h y l a n dc a r b o x y l i c a c i dH4 Ls e l f - a s s e m b l y e dw i t hZ r 4+ , t h e r o d - l i k ec r y s t a l s Z r - MO F si s g o t t e n a n d c h a r a c t e r i z e d b y X - r a y s i n g l e c r y s t a l d i f f r a c t i o n , N

2 a d s o r p t i o n , X - r a yp o w d e rd i f f r a c t i o nt oa n a l y z et h es t r u c t u r e .A d s o r p t i o ni s o t h e r m so fCH4 / N

2 a r e m e a s u r e d b y a d s o r p t i o ni n s t r u m e n t .T h e C l a u s i u s - C l a p e y r o n e q u a t i o ni s u s e d t o c a l c u l a t et h e a d s o r p t i o nh e a to fCH4. T h es e p a r a t i o nc o e f f i c i e n to fCH4 / N 2i sc a l c u l a t e df r o mt h eI d e a lA d s o r b e d S o l u t i o nT h e o r y( I A S T) .T h er e s u l t ss h o wt h a tZ r - MO F sh a sg o o da d s o r p t i o ne f f e c to n m e t h a n e w h i c h i sa b o u t 8. 2c m3 / ga t2

7 3Ka n d0.

1 MP a , a n dt h es e l e c t i v i t yf a c t o ro fCH4 / N 2i s6. 3w h i c h m e a n sab e t t e rs e p a r a t i o nr e s u l t .T h ei s o s t e r i ch e a to fa d s o r p t i o n o fCH4 i sa b o u t2

0 k J / m o l . C o m p a r e dw i t ho t h e r z e o l i t e - l i k e a d s o r b e n t s , t h e i s o s t e r i ch e a t o f a d s o r p t i o n i s l o w e r , w h i c hm e a n s a n e a s i e r r e g e n e r a t i o n . K e yw o r d s : Z r - MO F s , s e p a r a t i o no fCH4 / N 2, a d s o r p t i o ni s o t h e r m s , a d s o r p t i o nh e a t , s e p a r a t i o n c o e f f i c i e n t

2 0世纪粗放型的能源利用方式使得我们今天居 住的地球环境面临各种严峻的问题,造成了严重的环 境污染和能源枯竭.近年来, 人们不断将目光投向非 常规天然气的开发与利用.非常规天然气中最主要是 煤层气[

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2 ] , 我国煤层气储量十分丰富, 居世界第三位. 但由于开发利用技术的滞后, 造成了资源浪费和环境 污染[