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多组分超临界气体混合物在多孔固体上吸附平衡的研究

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第一章文献综述

1.1前言

1.2吸附、超临界吸附的定义及特点

1.2.1吸附的定义

1.2.2超临界吸附的定义

1.2.3吸附等温线的特点

1.3单组分气体吸附平衡研究进展

1.3.1单组分气体吸附平衡的实验研究

1.3.2单组分气体吸附平衡理论研究进展

1.4多组分气体吸附平衡研究进展

1.4.1多组分气体吸附平衡的实验研究

1.4.2多组分气体吸附平衡理论研究进展

1.5现有多组分气体吸附平衡理论模型所面临的问题

1.6本论文的研究工作

第二章单组分和多组分吸附平衡实验研究

2.1吸附质与吸附剂

2.2 CH4、N2、H2单组分等温线的测定

2.2.1静态容积法实验装置

2.2.2实验过程

2.2.3单组分吸附等温线

2.3 CH4-N2-H2三元体系多组分吸附平衡的测定

2.3.1多组分吸附平衡实验测定方法

2.3.2动态法实验装置

2.3.3配制不同浓度的CH4-N2-H2原料气

2.3.4动态法测定多组分吸附平衡的实验步骤

2.3.5吸附量的计算

2.3.6动态法实验结果

2.4小结

符号说明

第三章现有多组分吸附平衡模型对超临界体系适用性的研究

3.1前言

3.2扩展的Langmuir模型

3.3 LRC模型

3.4吸附势理论

3.5理想溶液理论

3.6空位溶液理论

3.7孔径分布模型

3.8 MISC模型

3.9现有多组分吸附平衡模型对超临界体系预测结果的比较

3.10小结

符号说明

第四章超临界多组分吸附平衡新模型的研究

4.1前言

4.2超临界多组分体系的吸附平衡

4.2.1超临界多组分吸附平衡理论基础

4.2.2 SAEM模型对纯组分吸附平衡的描述

4.2.3 SAEM模型对多组分CH4-N2-H2吸附平衡的描述

4.3文献发表的多组分吸附平衡数据对SAEM模型的检验

4.3.1 Reich的数据

4.3.2 Keller的数据

4.3.3李明的数据

4.4小结

符号说明

第五章结论

参考文献

发表论文情况

致谢

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摘要

多组分超临界吸附平衡是多组分吸附平衡目前亟待解决的问题,是吸附领域内一个明显的薄弱环节,很少有相关的实验和理论研究报道.多组分超临界吸附平衡的研究对多组分吸附平衡理论的发展和工业化生产的需要具有重要的理论意义和工业应用价值.因此该文重点研究了多组分超临界吸附平衡.首先系统评述了多组分气体吸附平衡的实验和理论研究现状,并采用JX-101椰壳活性炭为吸附剂,用静态容积法测定了纯CH<,4>、N<,2>和H<,2>的吸附等温线,温度范围283K~298K,压力范围0~10×10<'5>Pa,以此作为预测多组分吸附平衡的基础.然后采用动态法测定了超临界组分CH<,4>-N<,2>-H<,2>混合物在JX-101活性炭上不同浓度、不同温度条件下的吸附平衡数据,实验温度范围283~313K,压力范围0~6×10<'5>Pa.利用实验测得的多组分超临界吸附平衡数据,检验了各种已有模型的适用性,包括EL、LRC、G-M、IAST、FHVSM、MPSD和MISC七种模型,对各个模型的优缺点进行了分析比较.通过对现有模型的比较,发现FHVSM模型和本实验室前期提出的MISC模型对超临界多组分CH<,4>-N<,2>-H<,2>吸附平衡的预测精度最高.但是,现有模型的共同缺点是把吸附相看作为饱和液体,这种处理方法对超临界多组分吸附平衡是不合理的.该文基于超临界气体吸附的基本特性,把吸附相看成吸附质分子在吸附剂表面形成的非理想的单分子层混合二维压缩气体,用二维维里方程描述吸附相行为,同时用孔径分布函数描述吸附剂表面的不均一性,由此提出一个新的预测多组分超临界吸附平衡的理论模型-SAEM.通过实验数据对此模型进行了全面考核,结果表明SAEM模型整体表现优于现有其它模型.为充分检验SAEM模型的可靠性,亦采用文献发表的其它多组分吸附平衡数据对此模型做了进一步考查,发现SAEM模型对超临界多组分吸附平衡的预测表现最优,对既含超临界组分也含亚临界组分吸附平衡的预测能力仅次于MISC模型.由此证明了SAEM模型预测超临界多组分吸附平衡的方法是合理且可靠的.

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