MOFs基吸附材料优化制备及其对含瓦斯气体竞争吸附机理
发布时间：2022-02-21 21:21
瓦斯是煤的伴生物,其主要成分为甲烷,是一种不可再生的清洁能源,同时瓦斯也是我国煤矿安全生产的主要致灾源和仅次于CO2的强温室气体。因此,实现煤矿瓦斯的高效减排利用,对于增加能源供应、保障煤矿的安全生产和提高环境保护具有重要意义。然而,受煤层地质条件和抽采技术的限制,在煤矿瓦斯的抽采过程中往往会由于煤体裂隙漏风而导致大量空气等杂质气体（N2、O2、CO2、水汽等）的混入使得抽采气体中CH4的含量较低,严重制约了煤矿抽采含瓦斯气体的安全输送及后续的资源化利用。在众多的瓦斯提纯方法中,吸附分离技术是一种已被证明对混合气体分离行之有效的技术手段。然而,吸附分离的关键在于高效吸附剂的制备及其对多组分混合气体的竞争吸附机制。本论文采用实验手段,以MOFs材料为研究对象,制备合成了MOFs材料中具有良好甲烷吸附性能的MIL-101,并采用负载Mg2+、添加活性炭等不同方法对其进行改性。通过对样品进行孔隙结构测试、微观形貌表征、表面化学结构分析、X射线衍射测定等手段,获得...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 金属有机骨架材料简介
1.4 存在的主要问题
1.5 研究内容及方法
1.6 研究进展及成果
2 典型MOFs材料甲烷吸附性能对比及材料优选
2.1 MOFs材料制备
2.2 MOFs材料吸附性能评价及材料优选
2.3 本章小结
3 改性MOFs材料结构调控与表征
3.1 掺杂Mg~(2+)对MOFs材料结构调控机制
3.2 负载煤基活性炭对MOFs材料结构调控机制
3.3 改性MOFs材料结构表征
3.4 本章小结
4 改性MOFs材料对含瓦斯气体吸附特性评价
4.1 MOFs材料对含瓦斯气体吸附特性分析
4.2 掺杂Mg~(2+)对MOFs材料吸附性能影响机理
4.3 负载煤基活性炭对MOFs材料吸附性能影响机理
4.4 改性MOFs材料吸附热力学分析
4.5 本章小结
5 MOFs材料对含瓦斯气体吸附分离的IAST预测
5.1 理想吸附溶液理论
5.2 改性MOFs材料对CH_4/N_2 竞争吸附预测
5.3 CH_4/N_2 不同比例下竞争吸附系数计算
5.4 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿瓦斯高效抽采及分布式利用关键技术[J]. 林柏泉,张建国,刘厅. 山西焦煤科技. 2017(Z1)
[2]甲烷深冷分离工艺在煤化工中的应用[J]. 袁征. 煤炭与化工. 2017(08)
[3]负压对瓦斯抽采的作用机制及在瓦斯资源化利用中的应用[J]. 程远平,董骏,李伟,陈明义,刘坤. 煤炭学报. 2017(06)
[4]甲烷在官能团化石墨中吸附行为的影响因素研究[J]. 熊健,刘向君,梁利喜. 中国矿业大学学报. 2017(02)
[5]含氧煤层气在碳分子筛上的吸附动力学[J]. 刘应书,张二林,杨雄,李永玲. 煤炭学报. 2016(04)
[6]煤层气变压吸附浓缩甲烷吸附剂的研究进展[J]. 吴金保. 煤质技术. 2016(01)
[7]煤层气勘探开发行动计划发布[J]. 曾妍. 天然气与石油. 2015(02)
[8]膜分离法、化学吸收法以及联合法分离CO2/CH4试验比较[J]. 凌凡,张忠孝,樊俊杰,安海泉. 动力工程学报. 2015(03)
[9]碳分子筛对CH4/N2混合气的变压吸附分离试验[J]. 张进华,李兰廷,郭昊乾,车永芳,刘畅,李小亮,王鹏. 煤炭科学技术. 2015(02)
[10]掺杂金属离子对MOF-5吸附甲烷分子的影响[J]. 张伊,顾奕奕,陈云琳,王铭扬,张兴华. 化工新型材料. 2015(02)
博士论文
[1]MOFs材料对异味气体吸附及其衍生物气敏特性研究[D]. 马翔.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]金属—有机骨架材料的吸附与膜分离性能研究[D]. 肖远龙.北京化工大学 2015
[3]煤矿乏风瓦斯变压吸附分离吸附剂的研究[D]. 马东祝.北京工业大学 2013
[4]吸附法浓缩煤层气甲烷研究[D]. 刘聪敏.天津大学 2010
[5]金属—有机骨架材料中气体吸附分离及材料改性设计的分子模拟研究[D]. 许青.北京化工大学 2010
硕士论文
[1]低浓度瓦斯提纯的柱式分离法基础研究[D]. 贺姝静.中国矿业大学 2018
[2]煤基炭分子筛的制备及其变压吸附分离CH4/N2研究[D]. 王德超.西安科技大学 2016
[3]MOFs对含低浓度瓦斯气体选择性吸附分离的分子模拟研究[D]. 阮马良.中国矿业大学 2016
[4]金属—有机骨架材料ZIFs的制备及其吸附脱硫性能研究[D]. 石伟芹.北京化工大学 2015
[5]煤层气中N2/CH4/CO2组分在金属有机骨架材料MIL-101上的吸附研究[D]. 张玉.天津大学 2015
[6]MIL-101系列材料的合成及性能研究[D]. 张春梅.哈尔滨工业大学 2014
[7]甲烷—氮气在新型吸附剂上的吸附分离研究[D]. 胡江亮.太原理工大学 2013
[8]变压吸附法浓缩瓦斯气的工艺设计及数学模拟[D]. 姜丰.安徽理工大学 2012
[9]金属—有机骨架化合物的合成及其甲烷吸附性能研究[D]. 黎海波.哈尔滨工业大学 2010
[10]金属—有机骨架材料——MOF-5和MIL-101的合成及其对VOCs的吸附/脱附性能[D]. 黄思思.华南理工大学 2010
本文编号：3638059
【文章来源】：中国矿业大学江苏省211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 金属有机骨架材料简介
1.4 存在的主要问题
1.5 研究内容及方法
1.6 研究进展及成果
2 典型MOFs材料甲烷吸附性能对比及材料优选
2.1 MOFs材料制备
2.2 MOFs材料吸附性能评价及材料优选
2.3 本章小结
3 改性MOFs材料结构调控与表征
3.1 掺杂Mg~(2+)对MOFs材料结构调控机制
3.2 负载煤基活性炭对MOFs材料结构调控机制
3.3 改性MOFs材料结构表征
3.4 本章小结
4 改性MOFs材料对含瓦斯气体吸附特性评价
4.1 MOFs材料对含瓦斯气体吸附特性分析
4.2 掺杂Mg~(2+)对MOFs材料吸附性能影响机理
4.3 负载煤基活性炭对MOFs材料吸附性能影响机理
4.4 改性MOFs材料吸附热力学分析
4.5 本章小结
5 MOFs材料对含瓦斯气体吸附分离的IAST预测
5.1 理想吸附溶液理论
5.2 改性MOFs材料对CH_4/N_2 竞争吸附预测
5.3 CH_4/N_2 不同比例下竞争吸附系数计算
5.4 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矿瓦斯高效抽采及分布式利用关键技术[J]. 林柏泉,张建国,刘厅. 山西焦煤科技. 2017(Z1)
[2]甲烷深冷分离工艺在煤化工中的应用[J]. 袁征. 煤炭与化工. 2017(08)
[3]负压对瓦斯抽采的作用机制及在瓦斯资源化利用中的应用[J]. 程远平,董骏,李伟,陈明义,刘坤. 煤炭学报. 2017(06)
[4]甲烷在官能团化石墨中吸附行为的影响因素研究[J]. 熊健,刘向君,梁利喜. 中国矿业大学学报. 2017(02)
[5]含氧煤层气在碳分子筛上的吸附动力学[J]. 刘应书,张二林,杨雄,李永玲. 煤炭学报. 2016(04)
[6]煤层气变压吸附浓缩甲烷吸附剂的研究进展[J]. 吴金保. 煤质技术. 2016(01)
[7]煤层气勘探开发行动计划发布[J]. 曾妍. 天然气与石油. 2015(02)
[8]膜分离法、化学吸收法以及联合法分离CO2/CH4试验比较[J]. 凌凡,张忠孝,樊俊杰,安海泉. 动力工程学报. 2015(03)
[9]碳分子筛对CH4/N2混合气的变压吸附分离试验[J]. 张进华,李兰廷,郭昊乾,车永芳,刘畅,李小亮,王鹏. 煤炭科学技术. 2015(02)
[10]掺杂金属离子对MOF-5吸附甲烷分子的影响[J]. 张伊,顾奕奕,陈云琳,王铭扬,张兴华. 化工新型材料. 2015(02)
博士论文
[1]MOFs材料对异味气体吸附及其衍生物气敏特性研究[D]. 马翔.中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所) 2018
[2]金属—有机骨架材料的吸附与膜分离性能研究[D]. 肖远龙.北京化工大学 2015
[3]煤矿乏风瓦斯变压吸附分离吸附剂的研究[D]. 马东祝.北京工业大学 2013
[4]吸附法浓缩煤层气甲烷研究[D]. 刘聪敏.天津大学 2010
[5]金属—有机骨架材料中气体吸附分离及材料改性设计的分子模拟研究[D]. 许青.北京化工大学 2010
硕士论文
[1]低浓度瓦斯提纯的柱式分离法基础研究[D]. 贺姝静.中国矿业大学 2018
[2]煤基炭分子筛的制备及其变压吸附分离CH4/N2研究[D]. 王德超.西安科技大学 2016
[3]MOFs对含低浓度瓦斯气体选择性吸附分离的分子模拟研究[D]. 阮马良.中国矿业大学 2016
[4]金属—有机骨架材料ZIFs的制备及其吸附脱硫性能研究[D]. 石伟芹.北京化工大学 2015
[5]煤层气中N2/CH4/CO2组分在金属有机骨架材料MIL-101上的吸附研究[D]. 张玉.天津大学 2015
[6]MIL-101系列材料的合成及性能研究[D]. 张春梅.哈尔滨工业大学 2014
[7]甲烷—氮气在新型吸附剂上的吸附分离研究[D]. 胡江亮.太原理工大学 2013
[8]变压吸附法浓缩瓦斯气的工艺设计及数学模拟[D]. 姜丰.安徽理工大学 2012
[9]金属—有机骨架化合物的合成及其甲烷吸附性能研究[D]. 黎海波.哈尔滨工业大学 2010
[10]金属—有机骨架材料——MOF-5和MIL-101的合成及其对VOCs的吸附/脱附性能[D]. 黄思思.华南理工大学 2010
本文编号：3638059
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