多孔材料吸液驅(qū)氣過程研究.pdf

1、多孔材料對氣體的吸附能力主要由其微孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)決定，精確地測量多孔材料的微孔結(jié)構(gòu)是其廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。77K N2吸附法是目前測定多孔材料孔結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)方法之一，但是在低溫下，N2分子不能快速擴散到較窄的微孔內(nèi)，難以準(zhǔn)確測定較小微孔的孔結(jié)構(gòu)信息。因此需要尋找一種新方法來表征多孔材料的微孔結(jié)構(gòu)。
　　炭分子篩具有孔徑分布狹窄均一的微孔孔結(jié)構(gòu)特征，可根據(jù)動力學(xué)選擇性分離分子尺寸有差異的小分子混合物，工業(yè)上常用于空分制氮或制氧。在炭分子

2、篩的工業(yè)生產(chǎn)中，現(xiàn)有的微孔結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)技術(shù)是通過化學(xué)氣相沉積反應(yīng)實現(xiàn)的，反應(yīng)終點的控制完全憑經(jīng)驗。檢測方法是將設(shè)備?；鸾禍睾螅〕霎a(chǎn)品進行變壓吸附空分測定，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量偏離目標(biāo)時，須將產(chǎn)品回爐加工。將設(shè)備加熱及冷卻的過程中，浪費勞動力，大大增加了能耗及生產(chǎn)成本。因此，開發(fā)一種快速表征炭分子篩微孔結(jié)構(gòu)的方法尤為重要。
　　本文采用吸液驅(qū)氣法，在常溫、常壓條件下分別進行沸石分子篩和炭分子篩吸水驅(qū)氣實驗。通過分析沸石分子篩吸水驅(qū)氮氣實驗曲線以

3、及借助動力學(xué)模型對曲線進行模擬，研究其吸水驅(qū)氣動力學(xué)過程，判斷沸石分子篩吸水驅(qū)氣過程的機理；通過測定炭分子篩吸水驅(qū)氮平衡量和氮氣在炭分子篩微孔中的吸附相密度得到炭分子篩的微孔孔容，分析炭分子篩吸水驅(qū)氧、氮曲線判斷其孔徑分布；進行炭分子篩吸水驅(qū)空氣實驗，比較不同炭分子篩平衡驅(qū)氣量的相對大小，快速表征炭分子篩的微孔結(jié)構(gòu)。
　　實驗結(jié)果表明，沸石分子篩吸水驅(qū)氣過程受氣體分子表面吸附過程的控制，沸石分子篩顆粒間堆積孔的大小會影響其吸水驅(qū)氣