微孔/介孔复合材料的制备和CO2吸附动力学数值模拟

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气候变化问题已成为全世界关注的焦点,其主要原因是二氧化碳(CO2)等温室气体排放量的迅速增加。吸附法是高效捕集分离CO2的方法之一。本研究中,采用氨基修饰介孔材料为吸附剂,考察了其对烟道模拟气中CO2的动态吸附,以及温度、气体流速、CO2分压等不同操作条件对吸附透过曲线的影响,建立了描述CO2动态吸附分离的数学模型,模型中的吸附等温线方程包含了物理吸附和化学吸附两种方式。采用有限差分法和正交配置法将模型偏微分方程组转换为常微分方程组,分别采用Matlab中的fsolve函数和求解程序LSODE进行数值求解。通过与实验透过曲线进行拟合,获取轴向扩散系数和质量传递系数等动力学参数,在此基础上采用此模型预测了不同操作条件的透过曲线,与实验透过曲线可以较好的吻合。高效的吸附剂是吸附法分离技术的关键。采用离子液体([C4mim]Br/[C6mim]Br)和表面活性剂(CTAB)作为共模板剂制备多孔吸附材料,通过X-射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面分析(BET)对材料进行表征,结果表明在一定条件下,多孔材料可兼具介孔和微孔复合结构。通过动态光散射技术(DLS)考察了离子液体([C4mim]Br/[C6mim]Br)和表面活性剂(CTAB)混合水溶液中胶束大小随离子液体浓度和温度的变化规律,提出了一定温度下离子液体([C4mim]Br/[C6mim]Br)和表面活性剂(CTAB)发生微相分离,作为共模板可诱导生成微孔/介孔复合多孔材料的机理。
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