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高效吸附剂与分离过程强化技术

l  背景意义

分离工程能耗占据世界能源总消耗的15%,节能和环保成为世界能源发展的主要走向。吸附分离在能源科学与工程领域的重要性正在与日俱增,主要体现在能源的存储与分离过程,如H2CH4CO2存储,以及空气、天然气、H2CO2、锂与氢同位素的分离提纯等。传统变压吸附过程难以满足新型绿色能源工业过程的需求,如N2/O2CH4/N2的分离,抗水汽、杂质干扰过程强化。高效吸附剂与过程开发已成为新能源过程研究中最关键的环节之一。

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l  研究原理与方向

由于物理性质非常相似,CH4/N2分离属于吸附领域典型的难分离体系。研究指出,难以控制的复杂孔隙(活性炭类)、高表面极性或极小孔径(分子筛类)是导致传统吸附剂CH4/N2分离效率低下的根本原因。因此,吸附剂孔径分布与表面性质的最优耦合必能有效提高CH4/N2的分离选择性。利用规整结构的吸附剂与旋转阀构建快速吸附分离系统进行过程强化是提高吸附分离过程效率的最佳方案之一。因此开发针对非常规天然气分离净化、二氧化碳分离与天然气存储过程高效吸附剂,并将规整结构吸附剂应用于RCPSA系统中对其分离效率进行强化;开发能源领域相关的吸附应用技术,并将其拓宽到空气分离、液体分离以及痕量元素提取等领域。

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l  研究内容

1)     新型吸附剂(MOFs, AC, Zeolites)制备与表征 说明: F:\DNL09 网站\所二级网站群平台建设馈表\20190920\高效吸附与分离过程强化\图片21.png

  形态、孔分布与极性控制

  分子吸附动力学,热力学研究

  CO2, H2O竞争吸附机理研究

  选择性吸附位嵌入与优化

  异质结构吸附剂构建

  吸附剂的介尺度结构调控

  吸附性能与过程

2)     规整结构吸附剂的设计制备

3)     RCPSA系统设计、组装及过程研究



l  合作交流

与英国剑桥大学 (University of Cambridge),,德国慕尼黑工业大学(Technische Universität München), 比利时鲁汶大学(Katholieke Universiteit Leuven), 沙特阿卜杜拉国王大学(King Abdullah University of Science and Technology), 上海同步辐射光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility)针对吸附分离分子模拟,原位核磁技术,结构解析等项目的开展合作交流。

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l  研究进展


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