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甲烷在活性炭上的吸附平衡研究

天然气化工—C1化学与化工 2015年第2期40卷 39-43,49页

作者：朱子文郑青榕冯玉龙曾斌集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021

以吸附式天然气(ANG)的工程应用为目的,展开甲烷在活性炭上吸附平衡研究。首先,在温度区间-10℃~40℃、压力范围0~8MPa,测试甲烷在比表面积为1916m2/g SAC-02活性炭上的吸附平衡数据,并在不同压力区域比较DA方程、Toth方程和Ono-Kondo... 详细信息

以吸附式天然气(ANG)的工程应用为目的,展开甲烷在活性炭上吸附平衡研究。首先,在温度区间-10℃~40℃、压力范围0~8MPa,测试甲烷在比表面积为1916m2/g SAC-02活性炭上的吸附平衡数据,并在不同压力区域比较DA方程、Toth方程和Ono-Kondo方程的预测精度。其次,选用Clausius-Clapeyron方程,分别通过过剩吸附量和绝对吸附量的等量线标绘以及DA方程计算甲烷在活性炭上的等量吸附热。结果表明,平衡压力高于1MPa时,Toth方程和DA方程预测结果累计误差的平均值分别为0.3%和0.5%;过剩吸附量和绝对吸附量标绘、DA方程确定的等量吸附热为17.31k J/mol^20.24k J/mol、16.49k J/mol^18.81k J/mol、15.29k J/mol^21.58k J/mol,但DA方程计算值随温度变化。ANG工程应用可选择Toth方程和DA方程用于模型分析和等量吸附热计算。

关键词：吸附式天然气(ANG) 活性炭吸附模型吸附热

甲烷在MIL-101(Cr)和AX-21上吸附平衡的比较分析

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天然气化工—C1化学与化工 2021年第5期46卷 81-87页

作者：廖圣平郑青榕仵梦博张轩集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021

为研制高效的吸附式天然气(ANG)用吸附剂,比较了甲烷在MOFs和典型碳基材料上的吸附平衡。实验所用吸附材料MOFs选用MIL-101(Cr),碳基材料选用AX-21活性炭,其中MIL-101(Cr)以醋酸钠作为矿化剂由溶剂热法制备而成。对两试样进行了微观形... 详细信息

为研制高效的吸附式天然气(ANG)用吸附剂,比较了甲烷在MOFs和典型碳基材料上的吸附平衡。实验所用吸附材料MOFs选用MIL-101(Cr),碳基材料选用AX-21活性炭,其中MIL-101(Cr)以醋酸钠作为矿化剂由溶剂热法制备而成。对两试样进行了微观形貌分析、结构表征,并在0~7 MPa、293.15~313.15 K条件下进行了甲烷吸附平衡数据测试,比较了吸附平衡模型的预测精度以及甲烷在试样上的等量吸附热。结果表明,制备的MIL-101(Cr)试样和AX-21活性炭的结构均适合于甲烷吸附,但前者的BET比表面积、微孔容积均比后者大;在测试范围内,甲烷在MIL-101(Cr)试样上的吸附量和等量吸附热均比其在AX-21活性炭上的大;甲烷在MIL-101(Cr)、AX-21活性炭上吸附平衡数据的Toth方程预测值平均相对误差分别为0.12%、0.62%,通过等温线线性化确定极限压力修正的DA方程的平均相对误差分别为0.37%、1.32%。综上,以MOFs系列中的MIL-101(Cr)作为ANG吸附剂将比活性炭更具有应用前景。

关键词： MIL-101(Cr) 甲烷吸附平衡 AX-21活性炭

甲烷在MOF-5和MOF-199上的吸附平衡

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天然气化工—C1化学与化工 2019年第6期44卷 45-51页

作者：张维东郑青榕王泽浩张轩集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室

以研制吸附式天然气(ANG)用金属有机骨架材料(MOFs)吸附剂为目的,在温度区间283.15~303.15K、压力范围0~9.5MPa,测试并分析了甲烷在制备MOF-5和MOF-199试样上的吸附平衡。首先,运用机械化学法和溶剂热法合成MOF-5和MOF-199,合成试样经XR... 详细信息

以研制吸附式天然气(ANG)用金属有机骨架材料(MOFs)吸附剂为目的,在温度区间283.15~303.15K、压力范围0~9.5MPa,测试并分析了甲烷在制备MOF-5和MOF-199试样上的吸附平衡。首先,运用机械化学法和溶剂热法合成MOF-5和MOF-199,合成试样经XRD衍射、SEM微观形貌观察和热重分析,并由77.15K氮的吸附数据表征样品的孔大小及分布、比表面积和微孔容积。其次,选择极低压力下的吸附平衡数据标定亨利定律常数,确定甲烷在两吸附剂上的极限吸附热。最后,依据测试的甲烷在两种吸附剂上的高压吸附平衡数据,比较了由试验数据关联Langmuir系列方程参数后预测数据的累计相对误差,并由累计相对误差最小的Toth方程计算绝对吸附量后标绘确定甲烷在两试样上的等量吸附热。结果表明,在测试的温度压力范围内,Toth关联方程预测甲烷在MOF-5和MOF-199上吸附平衡数据的累计相对误差为3.17%和4.05%,甲烷在制备MOF-5和MOF-199试样上极限吸附热和等量吸附热的平均值分别为17.33kJ/mol、11.93kJ/mol和20.65kJ/mol、16.34kJ/mol。MOF-199对甲烷分子有较强的吸附作用。

关键词：甲烷 MOFs 吸附模型等量吸附热

甲烷在碳基材料和MOFs上极低压力下的吸附平衡

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天然气化工—C1化学与化工 2018年第5期43卷 15-20页

作者：王泽浩郑青榕朱子文唐政集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021

为研制新型吸附式天然气(ANG)吸附剂,比较了极低压力下甲烷在典型碳基吸附剂和MOFs上的吸附平衡。碳基吸附剂选择SAC-02活性炭、GS(2D)单层石墨烯和GS(3D)层状石墨烯;MOFs为由溶剂热法制备的MOF-5(S)、HKUST-1、ZIF-8以及由机械球磨得到... 详细信息

为研制新型吸附式天然气(ANG)吸附剂,比较了极低压力下甲烷在典型碳基吸附剂和MOFs上的吸附平衡。碳基吸附剂选择SAC-02活性炭、GS(2D)单层石墨烯和GS(3D)层状石墨烯;MOFs为由溶剂热法制备的MOF-5(S)、HKUST-1、ZIF-8以及由机械球磨得到的MOF-5(M)。试样首先由77K下氮气的吸附等温线确定孔大小及分布(PSD)、比表面积和微孔容积,然后在温度283~303K、压力0~0.1MPa测试甲烷的吸附平衡数据,并由Henry定律常数计算甲烷在试样上的极限吸附热。结果表明,碳基吸附剂的比表面积和微孔容积为影响其甲烷吸附量的关键因素;相对于MOF-5(S),MOF-5(M)的比表面积和微孔容积增大且PSD集中于微孔。设计ANG用MOFs应考虑ANG储存的压力范围。

关键词： ANG 活性炭石墨烯 MOFs 吸附平衡

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船用平板式SOFC传递过程分析与数值模拟

船舶工程 2021年第11期43卷 73-79,138页

作者：张中刚蔡伟强郑青榕陈志权荣辉集美大学轮机工程学院福建厦门361021 福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021

以某4 cm×4 cm平板式阳极支撑型SOFC为原型,建立三维计算流体力学模型,用其描述发生在多通道SOFC内的传质、传热和电化学反应等多物理场过程。通过计算给出顺流和逆流2种流动方式下电池内温度、流速、气体组分和电流密度等参数的分布... 详细信息

以某4 cm×4 cm平板式阳极支撑型SOFC为原型,建立三维计算流体力学模型,用其描述发生在多通道SOFC内的传质、传热和电化学反应等多物理场过程。通过计算给出顺流和逆流2种流动方式下电池内温度、流速、气体组分和电流密度等参数的分布。结果表明:2种流动方式下单电池内的温度分布是不均匀的,其中逆流方式下燃料出口处电池温度梯度最大;电流密度在电池内的分布很不规律,其最大值处于肋片、流道和电极的交界处,电流密度较大易造成欧姆损失较多、电阻热较大,对电池的性能和使用寿命都不利。

关键词：传递过程电化学反应多通道SOFC 三维CFD模型数值模拟

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甲烷在活性炭上吸附的实验及理论分析

天然气化工—C1化学与化工 2009年第1期34卷 41-45页

作者：郑青榕 G.Birkett D.D.Do 集美大学轮机工程学院厦门361021 Department of Chemical Engineering University of QueenslandSt. LuciaQld 4072Australia

为确定甲烷在活性炭上的等量吸附热和预测过剩吸附量的吸附模型,在温度区间268～338K、压力范围0～12.8MPa测试甲烷在Ajax活性炭上的吸附等温线。引用Ono-Kondo方程分析吸附数据,并由等量吸附线标绘和Henry定律常数确定等量吸附热。结... 详细信息

为确定甲烷在活性炭上的等量吸附热和预测过剩吸附量的吸附模型,在温度区间268～338K、压力范围0～12.8MPa测试甲烷在Ajax活性炭上的吸附等温线。引用Ono-Kondo方程分析吸附数据,并由等量吸附线标绘和Henry定律常数确定等量吸附热。结果表明,标定参数后的Ono-Kondo方程预测甲烷过剩吸附等温线的相对误差小于2.5%;温度变化影响等量吸附热的数值,甲烷在Ajax活性炭上的等量吸附热和平均极限吸附热分别为17.25kJ·mol-1～21.5kJ·mol-1和22.5kJ·mol-1。应根据吸附天然气(ANG)系统在典型充放气过程中温度变化极值时的等量吸附热来设置吸附热管理措施。

关键词：甲烷活性炭吸附模型吸附热

氢在活性炭、石墨烯和金属有机骨架上的吸附平衡

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燃料化学学报 2018年第5期46卷 625-632页

作者：朱子文郑青榕陈武王泽浩张维东集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021

为比较不同物理吸附材料的结构参数对其储氢性能的影响,制备和选取了具有超高比表面积的活性炭、石墨烯以及金属有机骨架(MOFs)作为低温吸附储氢的典型材料。首先,利用77 K下氮气在材料上的吸附数据确定了其BET比表面积以及孔径分布的... 详细信息

为比较不同物理吸附材料的结构参数对其储氢性能的影响,制备和选取了具有超高比表面积的活性炭、石墨烯以及金属有机骨架(MOFs)作为低温吸附储氢的典型材料。首先,利用77 K下氮气在材料上的吸附数据确定了其BET比表面积以及孔径分布的主要结构参数。其次,利用3Flex全自动微孔吸附仪在77-87 K测试了0-0.1 MPa低压下氢在各材料上的吸附量,而后在0.1-8 MPa高压条件下利用PCTPro测试了氢在各材料上的过剩吸附量。最后,分析了各材料的储氢量与其结构参数间的关系。结果表明,在低压下,影响物理吸附材料储氢量的主要因素为孔径分布小于1 nm的微孔;而高压下,氢在多孔材料上的最大过剩吸附量与材料的BET比表面积呈正相关关系,斜率为0.0059 mmol/m2。

关键词：低温吸附储氢活性炭石墨烯金属有机骨架

船舶机舱含油废水在膨胀石墨/活性炭复合吸附剂上的吸附研究

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舰船科学技术 2020年第6期42卷 105-109页

作者：张轩郑青榕张维东赵国斌福建省船舶与海洋工程重点实验室集美大学轮机工程学院福建厦门361021

为分析吸附技术在船舶机舱含油废水处理中的可行性,本文通过化学活化法,分别选择KOH和酚醛树脂作为活化剂和碳源,在由溶液浸渍法制备膨胀石墨/活性炭复合吸附剂后,进行乳化油在制备试样上的吸附平衡和吸附动力学特性作分析。在25℃下,... 详细信息

为分析吸附技术在船舶机舱含油废水处理中的可行性,本文通过化学活化法,分别选择KOH和酚醛树脂作为活化剂和碳源,在由溶液浸渍法制备膨胀石墨/活性炭复合吸附剂后,进行乳化油在制备试样上的吸附平衡和吸附动力学特性作分析。在25℃下,根据重量法的原理测试了乳化油在吸附剂试样上的吸附动力曲线,并通过拟合Lagergren准一级和准二级动力学曲线,确定吸附速率常数与初始吸附速度。在温度区间20℃~30℃,测试乳化油在试样上的吸附等温线后,比较Langmuir,Freundlich和Tempkin吸附等温方程预测吸附平衡数据的精度,并由Van′t Hoff方程计算了吸附平衡过程的焓变和熵变。结果表明,乳化油在复合吸附剂上发生物理吸附且在常温下就可自发进行,研究乳化油在复合吸附剂上的吸附动力学特性和吸附平衡可分别选用Lagergren准二级吸附速率模型和Tempkin吸附等温方程。膨胀石墨/活性炭复合吸附剂用于船舶机舱含油废水的处理具有良好的前景。

关键词：含油废水膨胀石墨/活性炭复合吸附剂吸附平衡吸附动力学

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天然气吸附存储(ANG)复合吸附剂研制

天然气化工—C1化学与化工 2017年第1期42卷 6-11页

作者：冯玉龙郑青榕朱子文王晓华集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室福建厦门361021 宁德职业技术学院福建宁德355000

以抑制ANG存储过程中的热效应为目的,展开制备具有较高导热率的复合吸附剂的研究。根据容积法原理,在263.15~313.15K、0~9MPa,选择比表面积为1916m^2/g的活性炭,测试甲烷在膨胀石墨/活性炭混合比率分别为0%、20%和33%的吸附剂试样上的... 详细信息

以抑制ANG存储过程中的热效应为目的,展开制备具有较高导热率的复合吸附剂的研究。根据容积法原理,在263.15~313.15K、0~9MPa,选择比表面积为1916m^2/g的活性炭,测试甲烷在膨胀石墨/活性炭混合比率分别为0%、20%和33%的吸附剂试样上的吸附平衡数据,并通过Toth方程和DA方程对吸附数据的模型分析,确定甲烷在吸附剂试样上的等量吸附热。结果表明,随膨胀石墨添加比例增大,复合吸附剂的比表面积与孔容积减小,导热系数显著增大,甲烷在复合吸附剂上的吸附容量和等量吸附热减小;由等量吸附线标绘和引入DA方程计算确定的甲烷在吸附剂上的等量吸附热均处于15~18kJ/mol范围,但DA方程计算结果能体现等量吸附热随温度变化的特点。由活性炭、膨胀石墨复合制备ANG吸附剂需兼顾甲烷在其上的吸附容量、传热与传质性能。

关键词：吸附天然气存储碳基材料复合吸附剂热效应吸附模型