铈改性分子筛的制备与对水蒸气吸脱附性能的分析

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1、-----中文摘要摘要空气的湿度不仅影响人们对温度的感觉和热舒适性，而且对现代工业和农业生产等方面也有重大影响，所以湿度的控制受到广泛关注。目前常用的除湿材料有硅胶、氧化铝、分子筛等，因为分子筛在低压高温下仍具有优异的吸附性能，因此被广泛用在需要深度除湿的场所。分子筛的脱附温度比较高，脱附能耗比较大，在运用分子筛作为除湿材料时会带来较大的能源耗费，此外，除湿本身就是一项高能耗工作，其能耗要占到空调总能耗的20%～40%，因此设法改善除湿材料的脱附性能对全社会能源与环境具有重要意义。本文以硝酸亚铈为改性剂，对13X、NAY两种分子筛进行改性，采用静态吸附实验考察了改性分子筛制备

2、过程中活化温度、浸渍时间、浸渍浓度、浸渍液pH、浸渍温度等制备条件对分子筛吸附性能的影响，以求优化制备条件，实验结果表明选择合适的制备条件可使分子筛的优异吸附性能得到保留，且两种分子筛的最佳制备条件不同，其原因可能是两种分子筛硅铝比不同、孔径大小相异及分子筛骨架中金属离子的含量及分布位置不同。测定了13X、NAY两种类型分子筛的吸附等温线，并各自采用一条吸附等温线计算了吸附热，结果表明两种分子筛的吸附等温线均属于langmuir型，改性后分子筛的吸附热减小，吸附作用减弱。运用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）对分子筛进行结构表征，XRD分析表明，改性后13X、N

3、AY两种类型分子筛的衍射峰强度明显减弱，分子筛的结晶度降低，但改性后特征峰位置并没有变化；FTIR分析中两种分子筛改性前后的红外光谱吸收峰基本相似，说明原分子筛骨架结构的存在，表明改性后分子筛的微观结构没有发生根本性的改变。通过热重(TG)分析来评价分子筛吸附剂的脱附性能，采用唐万军法求算水蒸气在分子筛上脱附的活化能，采用主曲线法判定可表征水蒸气在分子筛上脱附的最概然机理函数，并求算了指前因子，从而完成了对脱附反应“动力学三因子”的全面考察。结果表明分子筛改性后脱附温度、活化能降低，脱附性能得到改善，分子筛脱附水蒸气动力学过程的最概然机理函数是Z-L-T三维扩散动力学机理函数

4、。将制备的吸附剂运用在分级再生转轮除湿空调系统中，对空调系统进行性能计算。计算结果表明，13X、NAY分子筛作为除湿剂经硝酸亚铈改性后，系统热力性能系数分别提高11.22%、7.73%，从而提高了能源利用率。I----重庆大学硕士学位论文在对13X、NAY两种类型分子筛的改性研究中发现，NAY分子筛的改性效果没有13X分子筛理想，其原因可能是13X分子筛的孔径比NAY分子筛大，Ce+离子可以比较轻松的进入13X分子筛孔道；两种类型分子筛的金属离子在各3自骨架中的分布位置不同，置换13X分子筛骨架中的金属离子更为容易；此外，13X分子筛所含Na+、Al3+比NAY分子筛要多，C

5、e3+离子可以更多的置换13X分子筛中的Na+、Al3+，进而有更理想的改性效果。关键词：硝酸亚铈，改性，13X、NAY分子筛，吸脱附性能----II----英文摘要ABSTRACTAirhumiditynotonlyaffectpeople'sperceptionoftemperatureandthermal comfort,butalsohaveasignificantimpactonmodernindustrialandagricultural production,sothecontrolhumidityattractedwidespreadattention.Atp

6、resent,Themost commonlyuseddesiccantmaterialsaresilicagel,alumina,molecularsieves,etc., Molecularsieveiswidelyusedintheplacewhererequireddepthdehumidificationfor theexcellentadsorptiveperformanceunderhightemperatureandlowhumidity condition.Itwillbringgreaterenergyconsumptionintheuseofmolecu

7、larsieveasthe desiccantmaterial，becausethedesorptiontemperaturemolecularsieveisrelatively highandthedesorptionenergyconsumptionisrelativelylarge,inaddition, dehumidificationisaworkwithhigh-energyconsumptionitself,whichaccountsfor 20%~40%ofthetotalenergyc