在实际吸附过程中，多组分气体混合物在固体吸附剂上的吸附动力学研究具有重要意义。环境方面的应用包括碳捕获与封存(CCS)和地质二氧化碳(CO2)储存技术，以及燃烧前捕获CO2从合成气和燃烧后CO的分离2从烟道气体。前一种方法包括CO的储存2在枯竭的煤层和油气储层中，而后者使用各种技术，包括吸附，来去除CO2从多组分气体流动。
有选择性吸附CO的多孔材料种类繁多欧洲杯足球竞彩2在其他物种。例如沸石、活性炭和金属有机框架材料(MOFs)，它们正被考虑用于CCS技术。
CCS技术中最重要的是对不同混合物(如CO)多组分吸附的动力学和平衡2/小时2、有限公司2/ CH4和有限公司2/ N2．这是因为二进制组合有效地表示了燃烧前和燃烧后气体流的范围;然而，多组分吸附动力学的测定是一个具有挑战性的前景。
本文采用另一种方法建立了吸附烃的随时间变化的位移4由有限公司2在相同的活性炭环境温度下。CH的单组分吸附4(甲烷)和有限公司2在室温至45℃范围内，测定了该材料的吸附焓，并计算了各自的等位吸附焓。
实验的细节
一个希登Isochema IMI-FLOWIMI-FLOW是一款全自动压力- tpd气体吸附分析仪，可用于测定材料在高达20 MPa压力下的气体吸附特性。欧洲杯足球竞彩该系统分析了出口流的组成四极质谱计。它集成了高压压力吸附系统的能力与流动气体通过反应器的能力。它还包括两个入口气体流，和一个可选的第三流，使二元气体混合物实验进行，与第三流专用于载气。
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图1所示。IMI-FLOW高压压力tpd气体吸附分析仪
由于氦在整个流动实验中不影响其他物种的等温吸收，所以通常选择它作为载体。该气体也用于确定样品反应器的死体积，以执行压力等温测量。IMI-FLOW用于高压等温测压的精度通过确保系统的最小内部体积约为10厘米得到了显著提高3.．此外，机柜温度控制的稳定性优于±0.1°C，而压力测量精度优于±0.05%的范围。
图2显示了本研究中使用的设置示意图。可以观察到，三种流的配置使CO的供应成为可能2,CH4把氦送到样品反应堆。
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图2。IMI-FLOW仪器在动态流动模式下工作的示意图，配有集成的动态取样质谱仪，用于监测下游气体成分。进口流量由质量流量控制器(mfc)调节，而压力则由出口流量控制器调节。样品放置在热隔离的样品反应堆中，床上热电偶监测样品温度。
质量流量控制器(MFC)用于控制每个流，并引导气体通过填充的样品床。为了对反应堆出口处的气体成分进行取样，仪器配备了隐藏分析动态取样质谱仪(DSMS)。单个MFC可以调节质谱仪采样端口外仪器出口的流量，从而能够通过系统精确控制压力和流量。
在本研究中，Hiden Isochema IMI-FLOW首先在静态压力模式下使用CH测定416 mg BAX950活性炭样品上单个组分的吸附等温线4和有限公司2．样品完全脱气后，在室温、35℃和45℃下进行测量。
来测量CH的交换4和有限公司2在美国，测量在流动模式下进行，保持45ml min的连续流量－1CH的4在实验过程中进入系统，并连续整体组合入口流量为100ml min－1．接下来，通过降低和增加CO进口流量进行交换实验2以一种逐步的方式，混合物的其余部分由氦组成。
CO进口流量低2为1.5 ml min－1，而高速率为45 ml min－1．在交换实验中，使用dsm来跟踪反应器出口的气体成分。样品的温度也被放置在反应堆中的热电偶跟踪。测量在室温(23.5°C)下进行。
结果与讨论
低压CO2和CH423.5℃、35℃、45℃条件下的吸附等温线如图3所示。用van 't Hoff图计算了吸附量在50 ~ 300 micromol范围内的等位体吸附焓，在24.5 ~ 25.8 kJ mol范围内－1为有限公司219.4 ~ 20.4 kJ mol－1对CH4．
这两个值分别对应于零覆盖时的吸附焓(28.4±0.7)和(23.8±1.1)kJ mol－1这是里德和托马斯之前作为CO .获得的2和CH4分别吸附在碳分子筛上。实验数据表明，BAX950吸附CO具有选择性2在CH4因为前者的吸附焓更高。
此外，Hiden Isochema IMI-FLOW在等温线测量过程中记录的动力学数据表明，两种山梨酸盐表现出比较的吸收和释放速率。
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图3。在图例中所示的温度下，在IMI-FLOW上测量BAX950活性炭的二氧化碳和甲烷吸附等温线。
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图4。进口(红色线)和出口(蓝色线)CO2循环加入CO时，在环境温度下流过BAX950活性炭样品2CH恒定4流量~ 45ml min－1．进口信号是通过CO的流量2MFC和出口信号是dsm检测到的流量。恒定净流量100ml / min－1是用氦维持的。
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图5。进口(蓝色线)和出口(红色线)CH4循环加入CO时，在室温下流过BAX950活性炭样品2．进口信号，以~ 45ml min的恒定流量－1，就是通过CH的流量4MFC和出口信号是dsm检测到的流量。位移CH的运行积分4(黑色痕迹)也用ml表示(右轴表示)。床内样品温度(绿色示踪)，表示对CH的外热和吸热响应4位移，显示在左手轴上，单位为°C。
图4和5显示了在动态流动模式中捕获的数据。从图4中可以看出，在进口流的组成变化和出口流对这一变化的响应之间存在一个延迟。
这种延迟导致了出口流动的曲率，表明当进口流量增加时，样品吸附CO2．这是因为定量的出口信号将与进口流量相对应。同样的，当CO2流量减少，CO2与进口流量相比，出口信号减少的速度较慢。
在图5中，上面的图说明了CH4在同样的实验中。蓝线表示恒定的CH4流入系统的流量，而红线显示出口的流量，由dsm确定。CH的波谷和波峰4出口处的信号明显表明CO2已取代CH4，作为CO2进口流量增加，然后在流量减少时取代它。
可以观察到CH的再吸附或置换动力学4比原始位移的动力学要慢。这与较慢的一氧化碳一致2解吸动力学如图4所示，这可能是由于CO表现出更强的吸附亲和力2．
在交换实验过程中，通过放置在反应器上的温度传感器记录床内样品的温度。图5下方的绿线显示了计算出的温度，以°C为单位显示在左轴上。
这说明热是作为CO的一部分演化的2/ CH4置换过程中，当CO2流动减少，样品冷却下来。这与图3所示的不同等温线所测得的等位吸附焓相对应。
结论
采用IMI-FLOW压力- tpd气体吸附分析仪测定了吸附甲烷的置换动力学4由有限公司2在BAX950上，通过质流/质谱联合技术。此外公司2和CH4测量了在真空~ 500mbar和室温~ 45℃压力范围内的吸附等温线。
数据表明，在一定的压力和温度范围内，样品吸附了更多的CO2比CH4．本文表明，IMI-FLOW压力- tpd气体吸附分析仪能够确定单组分平衡，以及多孔材料对多组分吸附动力学，具有可行的吸附应用。欧洲杯足球竞彩
这些信息来源于Hiden Isochema提供的材料。欧洲杯足球竞彩
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