1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

采用水热法合成金属有机骨架材料mil-101,并利用x线衍射(xrd)、低温n2吸附等测试手段对合成的材料进行表征。结果表明:制备的mil-101的bet比表面积达到3 142 m2/g,孔容为1.78cm3/g。根据77 k下n2吸附等温线数据,采用巨正则蒙特卡洛法分析mil-101的孔径分布,其分析结果与文献所报道的数据吻合。考察了co、n2混合体系在mil-101上的吸附性能,实验结果表明:mil-101结构中不饱和金属cr3 提供的活性位能从混合气体中高效吸附分离co,而且对co的吸附容量达到45.0 cm3/g(298 k,0.1 mpa),对co的吸附容量约是na吸附剂的2倍。

从实验测试吸附等温线数据的原理出发 ,提出了静态容积法测试吸附等温线数据产生的相对吸附量与绝对吸附量的概念并推出了它们之间的关系式 ,指明了高压下等温线出现最大点是由于气相密度与吸附相密度之比值变大造成静态容积法测试的相对吸附量与绝对吸附量明显不相等引起的。根据这个结论 ,首次提出以吸附相密度为参数 ,通过r -k方程计算气相密度 ,用langmuir-freundlich(l -f)方程表示绝对吸附量的超临界高压吸附等温线模型。将模型应用于静态容积法测试的具有最大吸附量的甲烷在活性炭上超临界高压吸附等温线数据回归 ,模型对实验数据的拟合相关系数r均在 0 99996以上。模型回归所得的参数能准确反映l -f方程的特性 ,同时给出的超临界甲烷吸附相密度同文献报道值一致。本文提出的超临界高压吸附等温线模型没有使用假设的超临界吸附极限压力来代替超临界气体本身不具有的饱和蒸汽压 ,方程形式简单 ,参数意义明确 ,使经典的吸附理论亦可以成功地解释静态容积法测试的超临界高压吸附等温线。

vocs污染已成为环境污染的主要源头之一,它极大地破坏着生态环境,严重地威胁人类健康和影响社会的可持续发展,有效地治理vocs的环境污染已迫在眉睫。吸附技术被认为是一种极具发展潜力的vocs治理技术,新型的多孔吸附材料是吸附技术的核心,研制对vocs具有高效吸附性能的新型多孔材料成为技术的关键。本文主要探索合成mof-5和mil-101材料并测定其吸附vocs的性能,论文工作主要涉及mof-5和mil-101材料的合成及表面性质的表征,测定苯和甲苯在mof-5和mil-101材料上的吸附等温线和吸附动力学曲线,估算甲苯在mil-101材料上的吸附/脱附活化能,属于环境工程、化学工程和材料工程领域,具有重要的研究意义和实际应用背景。本文研究了合成条件对mof-5晶体比表面积和孔隙结构等性能的影响。研究结果表明:以dmf为溶剂,将zn2 /h2bdc摩尔比为3的合成液中置于130℃下油浴反应4小时后经过一定的纯化和活化处理,可成功得到小颗粒(20-60μm)、较高比表面积(slangmuir =1022m2/g)和较大孔容(0.45 cm/g)的mof-5晶体。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题要拟合出金属有机骨架材料mil-101的吸附模型参数。。

工业实践中, 气体分离和净化所面临的对象都是混合物, 所以研究多组分气体吸附平衡的模型, 对于吸附工艺的设计和应用是非常重要的。对气固吸附模型的深入研究有助于理解吸附剂的吸附特性，对气体的分离提纯、深度加工精制和废气、废液的污染防治都有重要的意义。本课题希望借助于实验数据结合吸附等温线等相关吸附的知识建立平衡吸附量预测模型，通过优化模拟参数使建立的吸附模型更符合实际的吸附过程，提高预测精度的同时预测一些在实验室条件下无法达到的实验结果，以期减少大量的吸附实验工作。