氨基修饰微孔_介孔复合材料AM__省略_41对CO_2吸附分离的分子模拟

紫外可见分光光度计 （ Ｌ ａ ｍｂ ｄ ａ － ３ ５型） ， 美 国珀 金埃尔默公 司； 恒温水浴振荡器 （ Ｓ Ｙ ＆Ａ 型） ， 上海
圣科仪器设备有限公司 ； 酸度计 （ Ｐ Ｈ ３ Ｃ型） ， 天津
赛得利斯仪器制造厂 。
２ ． ２ 氨 基改 性介 孔二 氧化 硅 的制备
及酸强度低等缺点 ， 极大地 限制 了其在废水吸附处 理领域 的应用。 氨基改性介： ／ Ｌ － 氧化硅材料 以其制备容易 、 价
关键词 ： 氨 基 改性 介 孔二 氧化硅 ２ 一 萘磺 酸 吸 附
１ 引 言
２ 一 萘磺酸（ ２ 一 Ｎ Ｓ Ａ ） 是一种非常重要 的化工中间 体， 广泛应用 于染料 、 纺 织和皮革 工业 过程 中［ 卜 。 ２ 一 萘磺 酸通常由萘经浓硫酸酸化制得 ， 其生产过程 中产生大量的工业废水 ， 除了含 ２ 一 萘磺 酸和硫酸钠 以外 ， 还含有少量 的 １ 一 萘磺酸和亚硫酸钠 ， 其Ｃ Ｏ Ｄ ｃ ｒ 值约 １ ０ ０ ０ ０ ｍｇ ／ Ｉ ， ｐ Ｈ值约 ２ ． ５ ， 直接排放将会对环 境产生危 害。通常， 处理该类废水 的方法主要有化
学氧化法 、 离子交换法、 物理吸附法 引。但 由于 ２ 一
格低廉和具有 良 好 的物理化学性质（ 如机械强度高 、 孔道有序可调、 比表面积大 、 氨基位点丰富等） ， 已经
被广泛地应用于化学催化 、 物理吸附及生物酶 固定
等领域＿ １
。目 前， 还未见将其用于 ２ 一 萘磺酸工业
９ ８ ９ ／ ６ ） ， 成都西亚试剂公司 ； ３ 一 氨基丙基 三乙氧基硅 烷（ Ａ Ｐ Ｔ Ｅ Ｓ ， ９ ８ ） 、 表面活性剂 Ｐ 】 ２ ３ （ Ｅ Ｏ ２ ｏ Ｐ Ｏ Ｔ 。

nal of Colloid and Interface Science，2004，278：9-17.
［6］ Qinglin Huang，Hoang Vinh-Thang，Amir Malekian a，
et al. Adsorption of n-heptane，toluene and o-xylene on
吸附法作为一种分离技术已广泛地应用于工业生产领域的各个方面特别是以分子筛作为吸附剂的吸附过程有着广泛的应用和研究26但大量的实验研究只能在有限的条件下进行有限性质的研究和分近年来计算机分子模拟技术作为一种有效方法已广泛应用于微孔材料分子筛的吸附性质研究79已有研究表明通过计算机模拟可以从分子水平分本文在实验研究基础上采用gcmc计算机模拟方法在分子水平上进一步研究氨分子在分子筛hsti上的吸附性质为含氨废气净化处理的实验设计和工程设计提供理论依据
在模拟压力范围内，考察了 243 ～ 323 K 氨在 H-STI 分子筛上的吸附量，图 1 表明随温度升高 吸附量呈下降趋势，但下降幅度不是很大. 在模 拟温度范围内，压力在 0 ～ 10 kPa，吸附量上升幅 度极大；在 10 ～ 80 kPa，吸附几乎达到平稳饱和 状态.
从实验和生产条件的获取以及实际生产的操 作弹性和能量合理性来考虑，氨在 H-STI 分子筛 上的吸附操作最佳预测温度应选在 298 ～ 313 K， 最佳预测压力为 40 ～ 60 kPa. 2. 4 吸附能量分布和吸附位
［2］ Peter J. E. Harlick，F. Han dan Tezel. An experimental adsorbent screening study for CO2 removal from N2 ［J］. Microporous and Mesoporous Materials，2004，76： 71-79.

1.4.3动态吸附穿透实验
采用固定床吸附装置进行动态吸附穿透实验 ,
吸附柱体积为200 mL,以正辛烷为溶剂,添加质量
分数为30%的模拟油组成原料油，其中模油质量 组成为正己烷(10% ),2-甲基戊烷(40%)、1-己烯
(50%),进料速度为2 mL/min，吸附温度为100益， 在出样口定时取样，分析吸余油目标组分含量，直至
的晶体衍射峰，在20~30毅呈现一个明显的SiO2非晶 体衍射峰，说明所制备的样品是由无定型SiO2组成。
图3为二氧化硅的TEM图，由图3可知，实验 条件下合成的二氧化硅具有蠕虫状孔隙结构，无晶 体特有的晶格条纹出现，属于结构无序的非晶体，与 XRD表征结果一致。
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采用D/max-2500型全自动旋转靶X-射线 衍射仪(XRD)测定吸附剂晶相，扫描角度为5~45。。 采用JEOL JEM-2100F场发射透射电子显微镜 (TEM)分析吸附剂形貌，加速电压为200 kVo采用 ASAP2020型物理吸附仪，通过N2吸附-脱附技术 表征吸附剂孔结构，样品测定前在150 益下抽真空 活化4 h,以液氮为吸附介质,在350益进行测试。采 用AutoChem域2920全自动程序升温化学吸附仪测 定吸附剂酸量，样品测试前在550益处理2 h,在Ar 气流中以10 益/min的速率由50益升至550益进行 NH3的程序升温脱附，采用TCD检测器检测NH3的 脱附量。采用TENSOR27型红外光谱仪测定吸附剂 羟基含量,KBr压片，扫描范围为3 000~4 000 cm-1。 采用TGA/DSC 1热分析仪测定吸附剂羟基浓度，氮 气气氛,流量为40 mL/min,以10 益/min升温速率升 至 1 100 益 o 1.4评价分析 1.4.1烃类组成分析

计算模拟研究金属有机骨架材料吸附分离 C2、C3 烃类气体目录第一章引言 (1)第二章计算模拟方法 (2)第三章C2、C3气体分离 (4)3.1乙烷乙烯分离 (4)3.2乙烯乙炔分离 (5)3.3丙烷丙烯分离 (5)3.4丙烯丙炔分离 (6)第四章结论与展望 (8)第一章引言工业气体被称为工业的“血液”。

碳氢化合物是其中重要组成，乙烯作为生产聚乙烯的主要原料，在工业生产中具有重要作用。

丙烯主要用于生产聚丙烯，是三大合成材料的基本原料，可由液化天然气、液化石油气、轻油、轻柴油、重油或原油等经裂解产生的裂解气提纯得到。

以乙烯、丙烯为代表的低碳烃具有相似的结构尺寸和物理化学性质，因此分离纯化难度大,工业中常以高能耗和高昂的设备投资为代价实现其分离，常用的分离技术有深冷分离技术、吸收分离技术、膜分离技术、选择性反应技术。

深冷分离技术作为大规模应用和相对成熟的分离技术需要较高的精馏塔，蒸馏级数多，回流比高，同时需要保持较低温度，导致能耗高、设备投资大。

常温吸附分离作为一种高效节能的分离技术，并随着近年来碳材料、分子筛等多孔材料的发展逐步得到重视。

近年来新兴的微孔金属有机骨架，因其在孔隙大小、形状和表面功能上的可调性而引起了广泛的关注。

这些特性使我们能够设计出具有特定孔隙大小和功能的目标材料，用于多种气体的分离和纯化，包括 CO2 /N2、CO2/CH4、 H2/O2、C2H2/CO2、CO /CO2等混合气体的分离。

在MOFS 中碳氢化合物的吸附分离，就像在MOOFS中可实现的其他气体分离一样，可以通过热力学平衡、空间排阻作用、动力学效应或开孔机制或它们的组合来实现。

对于热力学平衡分离，吸附剂的孔径应足够大，使所有吸附物都能通过，而分离性能取决于不同吸附物与吸附剂表面的相互作用强度的差异，相互作用强度是由吸附剂的表面特性和目标吸附分子的性质决定的，通常以吸附热的大小为特征。

基于空间结构的分离是形状/尺寸排斥或分子筛分效应的结果，一些被吸附的物质不能通过孔洞而另一些可以通过孔洞。