氢同位素气体的动力学吸附分离行为研究
将氢同位素气体在多孔吸附剂表面上的吸附脱附过程近似为简单对峙反应的基础上,提出了一个适用于体积法测定气体动力学吸附速率常数的数学模型.模型可考察温度与初始压力对动力学吸附速率的影响,且能较好的计算不同压力下氢气与氘气在微孔分子筛4A、5A、Y、10X与介孔分子筛CMK-3、SBA-15上的动力学吸附速率常数.当分子筛孔径为0.5nm时动力学吸附选择性最大,可高达2.48.而介孔分子筛的动力学吸附选择性则较小,表明大孔径的吸附剂不利于氢同位素气体混合物的分离.基于动力学吸附速率结果,运用体积法测定了氢同位素气体在分子筛5A、Y、10X与介孔分子筛SBA-15上的吸附等温线,结果表明氢同位素气体在不同分子筛上的平衡吸附差异大小次序为SBA-15＞10X＞Y＞5A,但是其平衡吸附差异较小,平衡吸附差异表明介孔有利于氢同位素气体的分离,这与动力学吸附速率差异结果相矛盾;为进一步验证氢同位素混合气在不同分子筛上的分离机理,运用单塔变压吸附法测定了不同流量和压力下氢同位素混合气体在分子筛5A、Y、10X与介孔分子筛SBA-15上的动力学穿透曲线,结果表明:在压力为400.0kPa和流量为129.8cm3/min条件下,氢同位素混合气在分子筛5A、Y、10X与介孔分子筛SBA-15上的最大分离因子分别为1.63、1.52、1.33和1.26.结果表明氢同位素混合气在介孔中的分离是基于平衡分离机理,然而在微孔分子筛中的分离却是基于动力学扩散分离机理,而且当分子筛孔径为0.5nm时动力学分离效果较好,这是氢同位素气体在分子筛限域空间中的量子筛分效应所致.
分子筛 氢同位素气体 动力学 吸附速率
褚效中 程志鹏 赵宜江 徐继明 周守勇 李梅生
江苏省低维材料化学重点建设实验室,淮阴师范学院化学化工学院,江苏淮安,223300
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2015-10-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）