气体在石墨化炭黑表面上的吸附平衡研究

摘要

本文建立了一套以静态容积法为实验方法测定气固体系吸附平衡的高压实验装置，采用该装置测定了C2H6、CO2和CH4在石墨化炭黑STH-2上的吸附平衡数据，实验压力范围为O至4.5MPa，C2H6的实验温度范围253.2K至333.2K，CO2和CH4的实验温度范围253.2K至313.2K。 用BET吸附模型拟合实验数据，分析了模型参数与温度的关系。根据实验数据进行热力学分析，对吸附热、吸附相态进行研究，得出在临界温度以下靠近临界温区时，吸附相密度均小于常压沸点下的液体密度，大于相同温度下的饱和液体密度；临界温度以上，吸附相密度介于常压沸点下的液体密度和临界密度值之间。通过数据分析比较，得到三种吸附平衡的预测方法：(1)在临界温度下，将不同温度下的平衡吸附量数据与其相对压力做关联，可以得到一种新的普遍化吸附等温线，从而通过气体的饱和蒸汽压，利用一个温度下的实验结果预测其它条件下的平衡数据，并从理论上探讨了这种方法的适用性；(2)将上述第一种预测方法结合Ruthven普遍化模型，得到临界温度以下通过饱和蒸汽压计算Henry常数的方法，使其在临界温下能够预测吸附平衡，并由此得到临界温度以上计算虚拟饱和蒸汽压的新方法;(3)通过分子之间的势能模型，计算气体在石墨化炭黑上吸附时极限吸附热理论值，通过与实验值进行比较，在整个温度范围内，提出了利用极限吸附热计算Henry常数的方法，再以此通过Ruthven普遍化模型进行预测，探讨了在临界温度以上的吸附平衡预测问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章文献综述

1.1前言

1.2吸附的定义及吸附等温线

1.2.1亚临界吸附等温线

1.2.2超临界吸附等温线

1.3单组分气体吸附平衡实验研究

1.4气体在无孔吸附剂表面上的吸附研究

1.4.1无孔吸附剂

1.4.2研究气体在无孔吸附剂上的吸附意义

1.4.3气体在无孔吸附剂上的吸附模型

1.5气体吸附的预测研究现状

1.5.1吸附势理论

1.5.2普遍化模型

1.5.3计算机模拟

1.6本文的研究内容

第2章实验

2.1实验装置

2.1.1测定各部分的有效体积

2.1.2石墨化炭黑样品的准备

2.1.3吸附槽自由空间体积的确定

2.1.4 He空白实验

2.1.5N2和CO2对比实验分析

2.1.6吸附等温线的测定

2.2实验结果误差分析

2.2.1误差来源

2.2.2Vr误差分析

2.2.3Va相对误差计算

2.2.4吸附量增量测量误差分析

第3章热力学计算

3.1绝对吸附量

3.2 BET模型拟合

3.3吸附热的计算

3.3.1等量吸附热的计算

3.3.2极限吸附热

3.4吸附相密度

3.4.1 C2H6

3.4.2 CO2

3.4.3 CH4

3.4.4吸附相密度计算小结

第4章吸附平衡预测研究

4.1n～p/p0普遍化预测模型

4.1.1n～p/p0的吸附等温线

4.1.2n～p/p0普遍化模型的理论依据

4.2 Ruthven普遍化模型预测方法

4.2.1各吸附质的Ruthven普遍化曲线

4.2.2 Henry常数的预测方法

4.2.3虚拟饱和蒸汽压的计算方法

4.3通过极限吸附热进行吸附平衡预测

4.3.1极限吸附热的实验值与理论值

4.3.2利用极限吸附热计算Henry常数

4.3.3由计算得到的Henry常数进行吸附平衡预测

第5章结论

参考文献

致谢

附录

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果