Experimental & Theoretical Studies of Selectivity & Heats of Adsorption of Gaseous Mixtures in Zeolites: Effect of Pore Size and Electric Field

实验性的

基本信息

  • 批准号:
    9610030
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1997-07-15 至 1999-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract CTS 9610030 The PIs propose to develop theories of multicomponent adsorption capable of making reliable predictions of selectivity and heats of adsorption. Since reliable experimental data are scarce, the objective of this proposal is to measure thermodynamic excess functions: the excess Gibbs free energy ((Ge) and heat of mixing ((He). The excess Gibbs free energy contains information about adsorbed-phase activity coefficients and the selectivity; the heat of mixing is needed to determine the change in temperature of the system during adiabatic operation of pressure-swing-adsorption (PSA) processes. These excess functions of adsorbed mixtures will be determined with a microcalorimeter which measures simultaneously the selectivity and the individual heats of adsorption of the components of the mixture. Statistical mechanical theories of adsorption lead naturally to the prediction of theoretical values of excess functions. Therefore precise experimental data on selected real measures are desirable as test material against which the usefulness of competing theories can be judged. The systems chosen for initial studies are: 1. CH4 and C2H6 in silicate at low loading. 2. CO2 and C2H6 in NaX. 3. CO2 and C2H4 in NaX. 4. CHF2CHF2 (HFC-134) and CF3CH2F (HFC-134a) in Li, Na, K, Rb, Cs cation-exchanged forms of X and Y zeolites. 5. CH4 and SF6 in cylindrical, one-dimensional pored composed of 10, 12, and 14 membered rings. These five systems were selected to isolate the principal variables which determine selectivity: the pore size and electric field inside the micropores of the zeolite and the polarity, size, and shape of the adsorbate molecules. The significance of the proposed measurements is that they will provide a systematic way of handling the temperature dependence of adsorption of single gases and multicomponent mixtures, which is critical for the design of adsorptive separation processes.
摘要CTS 9610030 PIS建议发展多组分吸附理论,能够对选择性和吸附热作出可靠的预测。由于缺乏可靠的实验数据,本方案的目的是测量热力学超额函数:超额吉布斯自由能(GE)和混合热((He))。过量吉布斯自由能包含关于吸附相活度系数和选择性的信息;在变压吸附(PSA)过程的绝热操作中,需要混合热来确定体系温度的变化。被吸附混合物的这些过剩函数将用微量热计测定,它同时测量混合物各组分的选择性和单独的吸附热。吸附的统计力学理论自然会导致超额函数理论值的预测。因此,选择真实测量的精确实验数据作为检验材料是可取的,可以用来判断相互竞争的理论的有用性。初步研究的体系为:1.低负荷下硅酸盐中的CH4和C2H6。2.Nax中的CO2和C2H6。3.Nax中的CO2和C2H4。4.Li、Na、K、Rb、Cs阳离子交换型X和Y沸石中CHF2CHF2(HFC-134)和CF3CH2F(HFC-134a)。5.CH4和SF6为圆柱形,一维孔隙,由10、12和14元环组成。选择这五个系统来分离决定选择性的主要变量:沸石的孔大小和微孔内的电场以及吸附分子的极性、大小和形状。所提出的测量方法的意义在于,它们将提供一种系统的方法来处理单一气体和多组分混合物吸附的温度依赖性,这对于吸附分离过程的设计是至关重要的。

项目成果

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