铜掺杂碳材料的制备及其在丙烯丙烷吸附分离中的应用研究

发布时间：2021-10-12 02:47

　　丙烯作为最重要的烯烃之一,在国防、农业、交通及日常生活中有着广泛的应用。丙烯的产能目前主要依靠于催化裂化及蒸汽裂解等工艺,得到轻烃的混合物。因而,开发高效绿色的丙烯/丙烷分离工艺具有重要的商业价值。丙烯/丙烷的分离存在两方面的难点,一是丙烯/丙烷分子性质相接近,沸点仅相差1.5 K,相对挥发度仅相差1.14,二是丙烯/丙烷分子大小相接近,分离过程难度极大。吸附分离法是一种重要的分离丙烯/丙烷的方法,具有能耗低、操作简单等优势。原则上,吸附剂可以通过大小、形状、极性、配位能力来区分客体分子,因此,开发合适的吸附剂对吸附分离技术的成功实施至关重要。本文基于Cu（Ⅰ）对丙烯的π络合吸附作用,同时考虑吸附剂的绿色经济性,制备对丙烯具有高亲和力的金属掺杂碳材料,用于丙烯/丙烷体系的高效分离。采用壳聚糖作为碳源,成功制备了壳聚糖-铜材料。在制备过程中,首先利用壳聚糖中的-OH及-NH2与Cu2+发生络合反应,将Cu2+固定于壳聚糖分子链中,而后通过高温热还原反应将Cu（Ⅱ）还原为Cu（Ⅰ）,基于Cu（Ⅰ）在碳材料中的配位作用,使Cu（Ⅰ）稳定存在于材料中。考察了制备条件对材料性能的影响。壳聚糖浓度... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１?２００９－２０１８年中国丙烯产能走势??？?Ｆｉｇ．?１－１?Ｃｈｉｎａ＇ｓ?Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ?Ｃａｐａｃｉｔｙ?Ｔｒｅｎｄ，?２００９－２０１８??

?北京化工大学硕士研宄生学位论文???令??１?＼?Ｉ??▲?Ｖ??图１－２?ＫＡＵＳＴ－７的孔径结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｐｅｒｔｕｒｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＫＡＵＳＴ－７??Ｌｉ?等丨４６］制备?了一种?Ｙ６（０Ｈ）８（ａｂｔｃ）３（Ｈ２０）６（ＤＭＡ）２（Ｙ－ａｂｔｃ，?ａｂｔｃ?＝?３工５，５＇－偶氮??＿苯四羧酸盐；ＤＭＡ＝二甲基铵）的ＭＯＦ材料。室温下的单组份吸附数据显示，??Ｙ－ａｂｔｃ基本上对丙烷不吸附，表明存在尺寸排斥行为。为了证实Ｙ－ａｂｔｃ对丙烷和??丙烯的识别是通过选择性排阻而不是动力学分离，测量了丙烷和丙烯在２５?°Ｃ和??８０?°Ｃ时的吸附速率，结果表明，丙烯在２５?°Ｃ和８０?°Ｃ下的吸附分别在２０分钟和??１０分钟内达到平衡，没有明显的扩散限制。相反，在２５?°Ｃ和８０?°Ｃ时，丙烷的??吸收可忽略不计，与吸附动力学无差异，这与吸附等温线一致，表明丙烷完全不??扩散到Ｙ－ａｂｔｃ的孔中。这些结果表明Ｙ－ａｂｔｃ是一种稀有的吸附剂，在丙烯上表??现出对丙烷的选择性分子排斥行为。Ｙ－ａｂｔｃ的这种性质可归因于其最佳的孔窗尺??寸（４．７２?Ａ），介于丙烯（４．６８?Ａ）和丙烷（５．丨Ａ）的动力学直径之间。基于最??佳的丙烯－丙烷分离孔径，在常温常压下，它对丙烯的吸附动力学很快，但由于??选择性尺寸排斥，完全将丙烷排除。多组分色谱柱突破实验证明，该工艺可获得??９９．５％的聚合物级丙烯，是丙烷／丙烯混合物高效分离的替代吸附剂。??８??

图１－３?Ｙ－ａｂｔｃ的结构??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｙ－ａｂｔｃ??


本文编号：3431740