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本文论述了混合气体在固体表面上吸附平衡理论的研究现状,针对混合气体形成吸附相时所表现出的非理想性进行分析,将造成混合气体吸附平衡非理想性的两个因素吸附相自身非理想性和吸附剂表面不均一性结合起来,提出了一种预测混合气体吸附平衡的新方法。
建立了一套捕集法测多组分气体吸附平衡的实验装置,测定了293K、0~1.6MPa以及不同浓度条件下三组二元体系cH4-c2H6、cH4-CO2、c2H6-CO2在石墨化炭黑上的吸附平衡数据,并测定了一组CH4-CO2-C2H6三元体系在石墨化炭黑表面上的吸附数据。
采用IAST模型对二元体系的吸附平衡数据进行了预测。发现IAST模型对三组二元体系在石墨化炭黑上吸附平衡数据的预测结果并不理想,尤其是对cH4-C2H6体系中的cH4,预测偏差达14%。这表明混合体系在石墨化炭黑上的吸附表现出一定的非理想性,即吸附相自身的非理想性。
利用热力学方法对吸附相自身的非理想性进行了分析,得出吸附相表现出的非理想性与溶液的非理想性完全不同。使用描述吸附相自身非理想性的RAST模型对三元体系在石墨化炭黑上的吸附平衡数据进行了预测,结果显示对C2H6和高压时CH4的吸附平衡数据比IAsT模型都有明显的改善。
将描述吸附剂表面不均一的孔径分布模型和描述吸附相自身非理想性的RAST模型结合起来提出了MPSD-RAST模型。对文献中的二元体系吸附平衡数据进行了预测。预测结果表明MPsD-RASD模型对于一些体系的预测要优于MPSD-IAST模型,说明引入吸附相自身非理想性对混合气体的吸附平衡预测是有效果的。由于MPSD-RAST模型对混合气体的预测受到吸附相中各组分浓度以及组分间交互作用参数的影响,预测结果也显示出MPSD-RAST并不总是优于:MPSD-IAST模型。