煤層氣中N2-CH4-CO2組分在金屬有機骨架材料MIL-101上的吸附研究.pdf

1、煤層氣是一種重要的天然氣資源。我國煤層氣儲量大，但利用率較低，尤其是低濃度煤層氣開發(fā)利用是一個亟待解決的難題。與低溫精餾法和膜分離法相比，吸附分離技術(shù)具有能耗小、操作靈活、成本低、技術(shù)成熟和產(chǎn)品氣純度高等優(yōu)勢，在煤層氣濃縮分離，特別是對低濃度煤層氣的濃縮方面具有很好的應(yīng)用前景。目前，吸附分離技術(shù)面臨的主要問題是開發(fā)高效的吸附劑。
　　煤層氣的組成除了CH4和N2以外，通常還含有部分CO2，本文以具有良好穩(wěn)定性和豐富孔隙結(jié)構(gòu)的MIL

2、-101為吸附劑，對其吸附N2、CH4和CO2的性能進(jìn)行了研究。首先，采用水熱法合成了MIL-101，其BET比表面積高達(dá)2560 m2/g，孔容為1.287cm3/g，孔主要分布在1~3 nm之間，平均孔徑為1.99 nm；采用靜態(tài)容積法測定了N2、CH4、CO2純氣體在MIL-101上吸附平衡等溫線。實驗溫度為263~313K。在低壓（0~0.8MPa）和高壓（0~5MPa）兩組實驗中，氣體吸附量大小為CO2＞CH4＞N2。本文分別

3、采用Langmuir模型、Langmuir-Freundlich模型和空位溶液理論對單組分實驗數(shù)據(jù)做了擬合，都取得了較好的效果，其中L-F方程擬合精度最高。利用Gibbs-Helmholtz方程繪制吸附熱標(biāo)繪曲線，計算等量出吸附熱，三種氣體吸附熱遵循如下規(guī)律CO2＞CH4＞N2。吸附溫度對CH4和CO2的吸附存儲量有較大的影響，當(dāng)存儲溫度由263K升高313K，CH4和CO2存儲量分別減少了35.6％和50.0%。
　　采用動態(tài)法