1.文章导读
有望成为新一代CO多孔液体兼具多孔固体的孔隙率和液体的流动性,2捕集介质。 对照阅读目前大多数针对CO2捕集的多孔液体研究仍处于材料开发的实验阶段,对这种“固-液”并存体系分离含CO2将有助于评价多孔液体CO混合气过程的相平衡关系进行深入研究与分析,2捕集性能,指导多孔液体制备与工业应用。其实在此背景下,win德赢最新版下载(北京)陈光进、邓春课题组针对多孔液体CO2以“Hybrid Absorption-Adsorption of CO捕集介质的相平衡过程开展了实验与建模研究,2 Capture using Type III Porous Liquids: Experimental and Rigorous Phase Equilibrium Model”为题发表于国际期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》。该工作在相平衡实验基础上,针对三种溶剂体系沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)基III型多 孔液体的不同相平衡行为(图1),进行严格建模和仿真,建立CO2/H2吸收-吸附耦合的单平衡级模型,揭示气-多孔液体相平衡关系。

图1 三种ZIF-8基多孔液体与相平衡模型
2.研究内容
(1)吸收-吸附耦合模型
如图 2 所示,多孔液体内部存在溶剂吸收,多孔固体吸附,以及可能的液膜渗透作用(取决于溶剂-固体相互作用)。 延伸阅读根据多孔液体中溶剂类型与固-液作用关系,非极性溶剂体系(ZIF-8/C16)采用PT+Langmuir法,极性溶剂体系(ZIF-8/DMAC)采用PT+UNIFAC+Langmuir法,极性氢键溶剂体系(ZIF-8/EG)采用PT+UNIFAC+ Osmotic pressure +Langmuir法,模型计算值与实验值吻合。分别建立相应的相平衡模型,

图2 吸收-吸附耦合模型
(2)耦合吸着容量
多孔液体的CO2吸着容量是多孔材料吸附与溶剂吸收共同耦合的结果。 继续了解如图3所示,随着压力升高,多孔材料(ZIF-8)吸附逐渐趋于饱和,吸附贡献逐渐降低而吸收贡献逐渐升高,这意味着存在一个的吸附与吸收贡献相等的压力点O,,,,,,

图3 三种多孔液体吸收-吸附耦合区域
(3)耦合分离因子
如图4(a)、(b)所示,一般情况下多孔液体(ZIF-8/C16、ZIF-8/DMAC)分离因子介于纯溶剂和多孔材料之间。而有液-固表面作用(氢键网络)的多孔液体可以实现分离因子的突破,如图4(c)。不同体系的多孔液体分离因子均随压力升高而下降,因此较低工作压力下更能发挥多孔液体耦合分离性能。

图4 不同压力下溶质、溶剂和多孔液体中H2/CO2的分离因子:
(a)ZIF-8/C16;(b)ZIF-8/DMAC;(c)ZIF-8/EG
(4)分离性能对比
耦合吸着量上升,随多孔液体中的固含率增加,使其超越传统物理脱碳溶剂碳酸丙烯酯(PC)。耦合分离因子降低。通过固体材料和液体溶剂的配比可调控多孔液体分离性能,如图5所示,

图5 多孔液体与PC吸着性能对比。(a)CO2溶解度;(b)CO2/H2分离因子
3.总结
该文章提出了适用多孔液体的吸收-吸附耦合通用相平衡模型,结合CO2/H2对ZIF-8基多孔液体CO混合气分离实验,2捕集相平衡阶段进行了全面深入分析,对多孔液体制备及应用具有理论指导意义。其研究结果可推广至其他气-多孔液体体系,
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