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        多組分吸附穿透曲線分析儀助力中大蘇成勇教授團隊《JACS》新成果

        更新時間:2023-07-13      點擊次數:468

        多組分吸附穿透曲線分析儀助力中大蘇成勇教授團隊《JACS》新成果:可大批量合成和可凈化的Zr-MOF用于煙氣深度脫硫和SO2回收


        深度去除和回收SO2作為工業原料在煙氣脫硫和天然氣凈化中具有重要意義,但開發低成本、可擴展、高效和可回收的物理吸附劑仍然是一個挑戰。

        在此,中山大學蘇成勇教授課題組在《JACS》上發表題為Scalable and Depurative Zirconium Metal?Organic Framework for Deep Flue-Gas Desulfurization and SO2 Recovery"的論文報道了一種可行的合成方案來生產DUT-67,該DUT-67具有可控的MOF結構、優異的結晶度、可調節的形狀/尺寸、毫克到公斤的規模,并通過回收溶劑/調節劑連續生產。此外,簡單的HCl后處理得到了凈化的DUT-67-HCl,其具有超高純度、優異的化學穩定性、可逆的SO2吸收、高分離選擇性(SO2/CO2SO2/N2)、大大增強的SO2捕獲能力和良好的重復使用性。通過原位X射線衍射/紅外光譜和DFT/GCMC計算闡明了SO2的結合機制。從含有痕量SO2的真正的四元N2/CO2/O2/SO2煙道氣中進行的一步SO2分離可以在干燥和50%潮濕的條件下進行,從而回收96%的純度。這項工作可能為未來的SO2捕獲和回收技術鋪平道路,推動MOF合成朝著經濟成本、擴大生產和改善理化性質的方向發展。


        合成與晶體結構。

        a)用于不同目的的原-DUT-67的合成條件和制備DUT-67-HCl的后處理。插圖顯示了樣品形狀和放大設施。

        b)在DUT-67-HCl中顯示8個末端OH?/H2O基團的Zr6簇。

        cDUT-67-HCl中的八面體籠。

        dDUT-67-HCl中的立方體八面體籠。


        作者使用比表面積及孔徑分析儀(可參考儀器:BSD-660全自動高通量 高性能比表面積及孔徑分析儀)測試了DUT-67-HClDUT-67孔結構信息,使用蒸氣吸附儀(可參考儀器:BSD-VVS&DVS 多站重量法氣體蒸氣吸附儀)評估了DUT-67-HClDUT-67的水蒸氣吸附性能及循環穩定性,使用氣體吸附儀(可參考儀器:BSD-PMC 腐蝕性氣體吸附分析儀)評估了DUT-67-HClDUT-67SO2, CO2, N2, O2純組分氣體的吸附性能,并通過virial方程評估了其吸附親和力及IAST評估了其及吸附選擇性。


        (d) DUT-67和DUT-67-HCl在298K下的吸水等溫線。

        (e) 用DUT-67-HCl重復吸水。

        (f) 77K下的N2吸附等溫線以及DUT-67和DUT-67-HCl的孔徑分布。

        氣體吸附性能。

        (a,b)SO2、CO2、N2和O2在273和298K下與DUT-67和DUT-67-HCl的吸附等溫線。

        (c)報道的Zr-MOFs吸附和分離SO2的性能比較。

        (d)在DUT-67和DUT-67-HCl中吸收SO2和CO2的Qst。

        (e,f)在298K下對DUT-67和DUT-67-HCl的SO2/CO2和SO2/N2的IAST選擇性。


        使用BSD-MAB 多組分吸附穿透曲線分析儀分析了DUT-67/DUT-67-HCl對煙氣脫硫和SO2回收(N2/CO2/O2/SO2 =81.8:15:3:0.2, v/v/v/v)的實際分離性能。在干/(相對濕度=50%對分離性能的影響可以忽略不計)條件下,DUT-67-HCl (273 K1 bar下達到2.06 mmol g?1)SO2捕獲能力是DUT-67(273 K1 bar0.80 mmol g?1)的兩倍。


        模擬煙氣的柱穿透試驗。

        (a,b)用DUT-67和DUT-67-HCl分離N2/CO2/O2/SO2(81.8:15:3:0.2)混合物。

        (c,d)用DUT-67和DUT-67-HCl在不同溫度下分離煙氣。

        (e)DUT-67-HCl的循環柱穿透試驗。

        (f,g)在干燥和潮濕條件下用DUT-67和DUT-67-HCl分離煙道氣。

        (h,i)DUT-67和DUT-67-HCl的SO2解吸曲線。

        除非標注溫度,否則所有數據都是在298K下收集的

        其他參考儀器(點擊查看):

        BSD-660全自動高通量 高性能比表面積及孔徑分析儀

        BSD-VVS&DVS 多站重量法氣體蒸氣吸附儀

        BSD-PMC 腐蝕性氣體吸附分析儀




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