CH4/CO2 在 MIL-101 上的吸附相平衡及选择性

doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2013.12.005

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2013, Vol. 41 ›› Issue (12): 24-28,42.doi: 10.3969/j.issn.1000-565X.2013.12.005

CH₄/CO₂ 在 MIL-101 上的吸附相平衡及选择性

夏启斌苗晋朋孙雪娇周欣李忠奚红霞

华南理工大学化学与化工学院，广东广州 510640

收稿日期:2013-06-27 修回日期:2013-08-22 出版日期:2013-12-25 发布日期:2013-11-19
通信作者: 夏启斌(1974-)，男，副研究员，主要从事环境功能材料应用基础及技术研究． E-mail:qbxia@scut.edu.cn
作者简介:夏启斌(1974-)，男，副研究员，主要从事环境功能材料应用基础及技术研究．
基金资助:
国家 “973” 计划项目子课题(2013CB733506);国家自然科学基金资助项目(21276092);广东省科技计划项目(2011B010100030)

Phase Balance and Selectivity of CH₄ /CO₂Adsorption on MIL-101

Xia Qi- bin Miao Jin- peng Sun Xue- jiao Zhou Xin Li Zhong Xi Hong- xia

School of Chemistry and Chemical Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China

Received:2013-06-27 Revised:2013-08-22 Online:2013-12-25 Published:2013-11-19
Contact: 夏启斌(1974-)，男，副研究员，主要从事环境功能材料应用基础及技术研究． E-mail:qbxia@scut.edu.cn
About author:夏启斌(1974-)，男，副研究员，主要从事环境功能材料应用基础及技术研究．
Supported by:
国家 “973” 计划项目子课题(2013CB733506);国家自然科学基金资助项目(21276092);广东省科技计划项目(2011B010100030)

摘要/Abstract

摘要： 采用重量法测定了298、303、308、313K 下CH₄ 、CO₂在 MIL-101 多孔材料上的吸附等温线，估算了MIL-101 对CH₄ 、CO₂的等量吸附热，并利用 DL- IAST 模型计算出不同温度下 CH₄ /CO₂混合气中各组分的吸附分量，探讨了CO₂的吸附选择性．结果表明:298 K、2500kPa 时，CO₂ 在 MIL-101 上的吸附量为14．51mmol/g，远高于同等条件下商业活性炭、沸石和分子筛对 CO₂的吸附容量;CH₄、CO₂在 MIL-101 上的吸附等温线与 Double- Langmuir模型吻合很好，说明该吸附主要为双孔位吸附;CO₂在 MIL-101 上的等量吸附热在19．3 ～25．5kJ/mol 范围内;与 CH₄相比，CO₂在 MIL-101 上的表面自由结合能更高;298K、250kPa时，MIL-101 对 CO₂的吸附选择性指数为 5．6;随着压力的增大， CO₂的吸附选择性逐渐减小;随着混合气中 CO₂浓度的下降， CO₂的吸附选择性上升．

关键词: 甲烷, 二氧化碳, MIL-101 多孔材料, 理想吸附溶液理论, 吸附选择性, 吸附等温线

Abstract:

In this paper,the adsorption isotherms of CH₄ and CO₂ on MIL-101 were obtained by means of the gravi-metric method at 298,303,308 and 313K,and the corresponding isosteric adsorption heat was estimated.Then,the pure gas adsorption was calculated by using the DL- IAST model,and the adsorption selectivity of CO₂ on MIL-101was discussed.The results show that (1) the adsorption capacity of pure CO₂ on MIL-101 is up to 14.51mmol/g at298K and 2500kPa,which is much higher than that on activated carbon,zeolite and molecular sieve under similarconditions; (2) the isotherms of pure CO₂ and CH₄ well accord with the Double- Langmuir model,which shows thepresence of two adsorption sites; (3) the isosteric adsorption heat of CO₂ on MIL-101 ranges from 19,3 to 25,5kJ/mol;(4) as compared with CH ₄,CO₂is of higher surface free energy for its interaction with the framework of MIL-101;(5) the adsorption selectivity index of CO₂ over CH₄ on MIL-101 is up to 5.6 at 298K and 250kPa; and (6) theadsorption selectivity of CO₂ over CH₄ gradually decreases with the increase of pressure and the concentration of CO₂ in CH₄ /CO₂ mixture.

Key words: methane, carbon dioxide, porous material MIL-101, ideal adsorbed solution theory, adsorption selec-tivity, adsorption isotherm

中图分类号:

O647.3

夏启斌苗晋朋孙雪娇周欣李忠奚红霞. CH₄/CO₂ 在 MIL-101 上的吸附相平衡及选择性[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2013, 41(12): 24-28,42.

Xia Qi- bin Miao Jin- peng Sun Xue- jiao Zhou Xin Li Zhong Xi Hong- xia. Phase Balance and Selectivity of CH₄ /CO₂Adsorption on MIL-101[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2013, 41(12): 24-28,42.

[1]	姚顺春, 支嘉琦, 付金杯, 等. 火电企业碳排放在线监测技术研究进展[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(6): 97-108.
[2]	夏少军金晴龙吴志祥. 回热型S-CO2布雷顿循环火用效率分析与优化[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2022, 50(2): 111-120.
[3]	翟聪巫威眺黄玲刘伟铭郑丽媛. 基于时变安全距离的跟驰模型反馈控制[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2017, 45(7): 126-134,152.
[4]	魏小兰刘侨丁静王维龙陈洪银杨建平 . 多孔硅铝酸盐的制备及吸湿性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2015, 43(10): 140-146.
[5]	魏小兰赵靖华丁静蒋赣李江杨建平. 介孔吸附剂SiO₂ -TiO₂的合成及其水蒸气吸附性能[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2012, 40(9): 14-19.
[6]	林云琴武书彬梁嘉晋. 预处理对造纸污泥和餐厨垃圾混合发酵的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2012, 40(5): 71-75,83.
[7]	刘国中文福拴董朝阳. 市场环境下计及CO2排放政策变化的发电投资期权博弈方法[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2010, 38(3): 101-108.
[8]	夏启斌黄思思肖利民. 气相三氯甲烷在三种活性炭固定床层上的吸附[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2009, 37(9): 128-132.
[9]	董新法刘文跃高军林维明. 微通道反应器内CO的选择性甲烷化净化[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2009, 37(12): 44-48,69.
[10]	王丽陈砺王红林余舜辉. 氯化钙复合吸附剂的制冷性能[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2008, 36(7): 72-76.
[11]	吴晓丹彭玉成蔡业彬. 超临界二氧化碳/聚苯乙烯挤出发泡的单相溶液[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2007, 35(4): 82-85,90.
[12]	蔡秀兰董新法林维明. 甲烷自热重整制氢催化剂[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2006, 34(12): 68-71.
[13]	董新法简弃非王毓娟林维明. 甲烷完全氧化反应的Cu/Ce-Zr-O固溶体电催化剂[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2005, 33(11): 22-25,36.
[14]	董新法姬涛林维明. CH₄ 、CO₂ 与O₂ 制合成气的研究( V)------催化剂床层的热波分布[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2004, 32(8): 47-49,53.

CH₄/CO₂ 在 MIL-101 上的吸附相平衡及选择性

Phase Balance and Selectivity of CH₄ /CO₂Adsorption on MIL-101

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 14

编辑推荐

Metrics

本文评价