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原油催化重整等过程会产生大量的混合二甲苯,每种二甲苯异构体都是重要的化工原料,需求量呈逐年上升趋势,因此,二甲苯异构体的分离至关重要。目前工业上分离混合二甲苯的方法为吸附分离法,但由于X和Y分子筛的吸附量和选择性较低,导致分离过程效率较低,故寻找更加优秀的吸附剂非常必要。金属-有机骨架材料(MOFs)是一种新兴的多孔材料,该类材料比表面积较高,在吸附分离领域已经有很多重要应用。本文首先研究了MOF材料对二甲苯的吸附效果。选择并合成了ZIF-8、MIL-53(Cr)、UiO-66、MIL-96(Al)、MIL-100(Fe)和MIL-101(Cr)六种MOF材料,应用静态竞争性实验研究它们对二甲苯的吸附分离效果,得到MIL-53(Cr)对三种二甲苯的吸附量和混合二甲苯的选择性都为最优。以MIL-53(Cr)为研究对象,进一步研究其吸附动力学和热力学,结果表明,MIL-53(Cr)在1 h内达到吸附平衡状态,并在6 min内达到平衡吸附量的86%以上;随着溶液初始浓度的增加,MIL-53(Cr)上二甲苯的吸附量随之增大,并逐渐趋于平衡;随着温度上升,吸附量逐渐下降;应用动力学模型和吸附等温线模型对实验结果拟合得到,三种二甲苯在MIL-53(Cr)上的吸附都符合准二级动力学模型,等温线都符合Langmuir模型,并得到邻二甲苯的饱和吸附量为8.2 mol/kg,是工业应用分子筛吸附量的4倍以上;对热力学参数的计算得到二甲苯在MIL-53(Cr)上的吸附是自发的放热过程。本文随后研究了MIL-53(Cr)对混合二甲苯的分离性能。静态竞争性实验得到混合二甲苯在MIL-53(Cr)上的吸附为共同吸附状态;三种二甲苯异构体中,MIL-53(Cr)选择性吸附的顺序为邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯,且三元吸附分离实验中邻二甲苯/对二甲苯的选择性约为14,邻二甲苯/间二甲苯的数值超过8,间二甲苯/对二甲苯的数值在1.5-1.9左右。动态穿透实验验证了MIL-53(Cr)可以有效分离二甲苯异构体。对吸附后的MIL-53(Cr)用正己烷洗涤后再生,三次循环后得到吸附量略有降低,选择性略有升高。综上说明MIL-53(Cr)是一种平衡时间短、吸附量大并且选择性高的二甲苯吸附分离材料,具有广阔的发展前景和应用潜力。