FAM-ZO2型沸石分子篩太陽能吸附空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用基礎(chǔ)研究

隨著當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源的消耗，環(huán)境和能源問題已經(jīng)成為一個熱點。傳統(tǒng)的制冷方式不僅會消耗電能，還對環(huán)境造成相當(dāng)嚴(yán)重的危害。太陽能吸附式制冷方式的提出，既減少了電能的消耗又不會對環(huán)境造成影響。太陽能吸附式制冷是一種環(huán)境友好型制冷系統(tǒng)，它以天然的太陽熱能作為系統(tǒng)的驅(qū)動力，并且使用無氟利昂的制冷劑，因此，近年來太陽能吸附式制冷系統(tǒng)成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。 在太陽能吸附式制冷系統(tǒng)中，吸附床是核心部件，而吸附床中吸附工質(zhì)對的性能又決定著吸附床的效率。本項目主要針對吸附材料的宏觀特性進(jìn)行實驗研究，所采用的方法是，將兩種吸附材料SAPO-34和ZSM-5沸石分別放置在恒溫恒濕系統(tǒng)和可控溫真空脫附系統(tǒng)中分別進(jìn)行吸附和脫附特性的實驗，考察其宏觀傳質(zhì)特性。究結(jié)果表明，在同一溫度下，沸石分子篩SAPO-34和ZSM-5的吸附率均隨空氣相對濕度φ的增加而增大，吸附實驗中沸石的吸附速度是時間的減函數(shù)，但是SAPO-34的初始吸附速度高于ZSM-5。另一方面，在同一壓力下沸石分子篩SAPO-34和ZSM-5的脫附完善度均隨溫度的增加而增大，SAPO-34的脫附等壓線呈S型，而ZSM-5的脫附等壓線近似于指數(shù)曲線。SAPO-34的初始脫附速度高于ZSM-5，所以SAPO-34-水工質(zhì)對可以縮短系統(tǒng)循環(huán)時間。 在第二階段，對太陽能吸附制冷系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)性吸附脫附性能實驗，分析了實際系統(tǒng)循環(huán)熱力過程。進(jìn)而針對吸附床集熱效率低，脫附困難而導(dǎo)致循環(huán)周期長的問題，設(shè)計制作了適用于日照充足地區(qū)的拋物槽式太陽能集熱器的太陽自動跟蹤系統(tǒng)。系統(tǒng)以基于南北方向傾斜放置的金屬-玻璃真空集熱管式吸附床為核心部件，通過拋物槽的自動轉(zhuǎn)動，將太陽光照實時地匯集到集熱管上。吸附床由真空集熱管和冷卻銅管構(gòu)成，吸附劑填充在真空管內(nèi)管和冷卻銅管組成的空腔內(nèi)。吸附床內(nèi)布置有傳質(zhì)通道和9個溫度測點，傳質(zhì)通道使制冷劑氣體更好地進(jìn)入吸附床，溫度測點用于測量吸附床內(nèi)吸附劑的溫度變化。冷卻過程分別采用自然風(fēng)冷和循環(huán)水冷兩種方式，吸附過程也同樣采用這兩種冷卻方式。結(jié)果表明, 無論采用何種冷卻方式，SAPO-34的吸附制冷能力都明顯大于ZSM-5沸石分子篩, 能夠產(chǎn)生更好的制冷效果。 2100433B

針對目前太陽能吸附制冷系統(tǒng)中吸附材料對循環(huán)工質(zhì)的吸附能力不足，和固定式吸附床熱、質(zhì)傳遞速率較低的情況，研制高吸附量的FAM-ZO2型沸石吸附材料，和旋轉(zhuǎn)式雙效/多效組合式吸附床，實現(xiàn)夏季白天連續(xù)吸附空調(diào)的目的。采用替代化學(xué)反應(yīng)方法，以磷酸鹽和鋁酸鹽為原料，制取疏水性的、中性不帶電荷的、AlPO質(zhì)的沸石分子篩，使其吸附變化量達(dá)到Y(jié)型沸石或硅膠的3~4倍；研究吸附床內(nèi)加熱/冷卻流體通道的優(yōu)化形式，和加熱管基材與AlPO基型沸石的一體化制作技術(shù)，有效減小接觸界面上的傳熱熱阻；研究利用太陽光直接照射的脫附方法；利用太陽輻射能與背陰環(huán)境存在熱能品位差異的客觀條件，研制兩個或多個吸附構(gòu)件協(xié)同工作的、集太陽能集熱/吸附為一體的、能夠交替吸附/脫附的旋轉(zhuǎn)式吸附床；優(yōu)化室內(nèi)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式。通過理論分析、數(shù)值模擬和實驗測試手段相結(jié)合的技術(shù)路線，達(dá)到太陽能吸附空調(diào)系統(tǒng)COP明顯改善的目的。

第一章緒論001

第一節(jié)沸石分子篩及其吸附性能//002

一、沸石分子篩簡介//002

二、吸附簡介//006

三、沸石分子篩吸附機理//007

第二節(jié)沸石分子篩合成研究//008

一、沸石分子篩合成方法//008

二、以高嶺土為原料合成沸石分子篩研究//013

第三節(jié)沸石分子篩氣體吸附性能研究//019

一、吸附劑研究//019

二、沸石分子篩氮氧吸附性能研究//021

三、吸附研究方法//037

第四節(jié)選題意義及研究內(nèi)容//039

第二章實驗部分043

第一節(jié)實驗試劑及設(shè)備儀器//044

一、實驗試劑//044

二、實驗設(shè)備//045

三、分析儀器//045

第二節(jié)表征及性能測試//046

一、X射線粉末衍射分析//046

二、傅立葉變換紅外光譜分析//046

三、化學(xué)組成分析//046

四、掃描電鏡分析//047

五、氣體吸附等溫線測定//047

六、比表面積測定//047

七、水靜態(tài)飽和吸附量測定//047

八、陽離子定性檢測分析//048

第三章以高嶺土為原料未添加硅鋁源沸石分子篩合成研究051

第一節(jié)引言//052

第二節(jié)結(jié)晶相圖//053

一、NaX（1）沸石分子篩結(jié)晶相區(qū)//054

二、NaX（2）沸石分子篩結(jié)晶相區(qū)//057

三、NaP沸石分子篩結(jié)晶相區(qū)//065

四、SOD沸石分子篩結(jié)晶相區(qū)//067

第三節(jié)本章小結(jié)//070

第四章以高嶺土為原料添加硅鋁源沸石分子篩合成研究073

第一節(jié)引言//074

第二節(jié)添加鋁源沸石分子篩合成研究//075

一、硅鋁比對沸石分子篩結(jié)晶的影響//075

二、晶化溫度對沸石分子篩結(jié)晶的影響//077

三、晶化時間對沸石分子篩結(jié)晶的影響//078

四、反應(yīng)體系堿度對沸石分子篩結(jié)晶的影響//080

五、小結(jié)//081

第三節(jié)添加硅源沸石分子篩合成研究//081

第四節(jié)本章小結(jié)//085

第五章A型沸石分子篩氮氧吸附性能研究087

第一節(jié)引言//088

第二節(jié)堿(土)金屬陽離子沸石分子篩//089

一、常用陽離子沸石分子篩//089

二、鎂陽離子沸石分子篩//094

第三節(jié)過渡金屬陽離子沸石分子篩//099

一、常用陽離子沸石分子篩//099

二、鈷陽離子沸石分子篩//105

三、鈰陽離子沸石分子篩//113

第四節(jié)本章小結(jié)//117

第六章X型沸石分子篩氮氧吸附性能研究121

第一節(jié)引言//122

第二節(jié)堿(土)金屬陽離子沸石分子篩//123

一、制備//123

二、晶相分析//124

三、比表面積分析//125

四、氮氧吸附性能//126

五、小結(jié)//128

第三節(jié)過渡金屬陽離子沸石分子篩//129

一、制備//129

二、晶相分析//130

三、比表面積分析//133

四、氮氧吸附性能//133

五、小結(jié)//136

第四節(jié)本章小結(jié)//137

第七章方沸石和絲光沸石分子篩氮氧吸附性能研究139

第一節(jié)引言//140

第二節(jié)方沸石分子篩//141

一、合成//141

二、氮氧吸附性能//141

第三節(jié)絲光沸石分子篩//143

一、制備//143

二、晶相分析//144

三、比表面積分析//145

四、氮氧吸附性能//146

第四節(jié)本章小結(jié)//149

第八章結(jié)論151

參考文獻(xiàn)155 2100433B

沸石分子篩晶體具有吸附性、可交換性等諸多優(yōu)良性能，所以被廣泛應(yīng)用于石油 化工工業(yè)、洗滌劑工業(yè)、精細(xì)化工等工業(yè)。在沸石分子篩的研究中，以廉價天然礦物 為原料制備分子篩和其功能性的研究是該領(lǐng)域中最具有價值的研究之一。紅輝沸石 屬于輝沸石族，是其中的一個礦物種，紅輝沸石以含水架狀鋁硅酸鹽為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)， 在不同溫度環(huán)境下對各種陽離子具有選擇吸附性，且具有良好的催化功能、可加工性能、低硬度、低熱膨脹性能，且熱穩(wěn)定性較好，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境材料，農(nóng)牧業(yè)改良， 化工添加劑和吸附劑等領(lǐng)域。

畜牧業(yè)生產(chǎn)

分子篩獨特的結(jié)構(gòu)決定了其有良好的吸附性能和離子交換性能，利用分子篩為載體，吸附接枝抗菌物質(zhì)制成飼料添加劑，可以增加抗菌劑的緩釋能力，提高抗菌劑利用效率，從而達(dá)到事半功倍的目的，同時，分子篩自身也具有一定的殺菌能力，能提高牲畜的抗病能力，且分子篩無毒無害，性能穩(wěn)定，不會被動物吸收。利用分子篩吸附二甲酸鉀制得的分子篩抗菌劑能大幅度提高二甲酸鉀的抑菌能力。

醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)

利用分子篩良好的吸附性能和分散性能，可以作為藥物的載體，對藥物中的有效 成分進(jìn)行吸附接枝，可以提高藥物的緩釋性能，增強藥效，延長藥物作用的時間，且 分子篩無毒無害，服用之后在人身體內(nèi)不發(fā)生吸收，對身體無毒副作用。還可以載入 特定病菌，有效地抑制細(xì)菌生長。沸石分子篩良好的離子交換性能可以吸附交換重金 屬離子，從而可以制備高度活性和耐久性的抗菌劑。

污水處理

天然紅輝沸石具有一定的離子交換和吸附性能，利用其性能可以從污水中吸附氨 氮，從而達(dá)到凈化污水的效果。天然紅輝沸石經(jīng)過特殊處理之后，可以形成分子篩， 分子篩的離子交換與吸附性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于天然沸石，這使其能夠更好地吸附污水中的重 金屬離子及其他有害離子，如：鎳、鋅、鉻、鎘、汞、鐵等離子及酚、氨氮、三氮、 磷酸根離子等有機物，因此，分子篩是處理污水的新型材料

農(nóng)業(yè)

利用分子篩的吸附性能及陽離子交換性能，可以改良土壤性能，降低土壤 pH， 提高農(nóng)作物需要的微量元素的供應(yīng)，交換農(nóng)作物所需要的 K、Na、Mg、Ca等離 子，起到間接肥的作用。同時，分子篩可以吸附雙氫胺等物質(zhì)配成肥料緩釋劑，不僅大幅度提高了氮肥實際利用率，延長氮肥有效期，還可以改善農(nóng)作物營養(yǎng)狀況，提高 農(nóng)作物生長活力和抵御病毒能力，最終達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)增收的目的。 2100433B

本書介紹了以廉價的高嶺土為原料，利用水熱合成法開展了沸石分子篩合成研究，借助于XRD分析了晶化反應(yīng)條件對沸石分子篩結(jié)晶的影響，討論了不同類型沸石分子篩的結(jié)晶變化規(guī)律和相轉(zhuǎn)變規(guī)律；利用XRD、比表面積及孔隙率分析儀等測試技術(shù)對其晶相、比表面積、氮氧吸附量進(jìn)行了系統(tǒng)測試表征；探討了沸石分子篩的類型、平衡陽離子性質(zhì)等因素對其氮氧吸附性能的重要影響。