甲烷在MIL-101(Cr)和AX-21上吸附平衡的比较分析

廖圣平，郑青榕，仵梦博，张 轩

（集美大学轮机工程学院 福建省船舶与海洋工程重点实验室，福建 厦门 361021）

自二十世纪六十年代以来，由于存储条件的优势，吸附式天然气（ANG）一直受到研究人员的重视[1,2]。天然气中甲烷体积分数为85%～95%，而ANG工程应用背景下的储存温度较甲烷的临界温度（190.6 K）高，研究超临界温度甲烷在典型吸附剂上的吸附平衡特性为ANG高效吸附剂研发的关键环节，其中选择超临界温度甲烷的吸附平衡模型及确定甲烷在吸附剂上的等量吸附热为该研究的重要方向[3]。

从当前的研究中可以发现，高效ANG吸附剂的研制主要针对高比表面积活性炭和金属有机框架物（MOFs）[4,5]，其中MOFs由于具有结构多样性的特点，展现出了良好的应用前景[6]。 总结研究文献可发现，超临界温度甲烷的吸附主要发生于微孔中并以单分子层和类似于压缩气体的状态聚集为特征[7]，Langmuir系列方程[8]、基于势能理论的DA方程及修正的DA方程[9,10]、基于格子理论的Ono-Kondo方程[11]等由此被应用于吸附平衡数据分析。 吸附热的数值大小和吸附质与吸附剂之间相互作用的强弱有着内在联系，也可为吸附剂成型、固化与强化传热措施的选择提供依据，为此研究人员采取计算机分子模 拟[12,13]、密 度 泛 函 理 论 计 算[14]、Clausius-Clapeyron方程计算等方法来确定等量吸附热[15]。显然，上述模型的建立均基于一定的假设，对预测吸附质在不同吸附剂上吸附平衡的准确性还有待验证。 经由Clausius-Clapeyron方程的等量吸附线标绘可计算等量吸附热，但结果的准确性又受所选择的吸附量形式（绝对吸附量还是过剩吸附量）、逸度的计算方法以及吸附数据涵盖的温度与压力区间等因素的影响[15]。……