多组分气体在磁性活性炭颗粒中吸附特性的研究

Mixed-gas adsorption is a frontier research in the field of adsorption. The difficulties located in this research topic were always fixed on:1) the varieties of gas molecular structures and their complecated interactions; 2) the inhomogenenous behaviors of heterogeneous gas species acting on the surfaces between their different phases. The prediction or measurement of adsorption amount of gas mixture on solid surface is a fundamental research work in this field. Currently, the measurement is practically predicted from adsorption istherms of pure gases that make up the mixure. The research work in this project will basically set up experiments to obtain the data to build up the adsorption(on the surface of magnetic activated carbon (MAC) particles) istherms for several pure gases using virial eqution, and then, be focused on verifying the adaptivity of Myers' modified thermal "Solution Model" to predict the adsorption amount of a gas mixture on the surface of MAC. Based on the experimental data, we will try to explore the improvement on Myers' model. Moreover, this research work will also explore the features of suspended MAC particles inside a magnetic field. The results in this work will open up a new high light in the field of adsoprtion, and expand the knowledge in multi-phase thermophysics.

多组分气体吸附一直就是吸附领域中的前沿研究课题。其研究难度主要在于1）各类气体分子的不同结构及其之间复杂的相互作用，2）多相界面不同气体分子与界面之间相互作用的特异性等方面。多组分气体吸附量的预测是这一领域很基础的研究工作，目前，国内外对混合气体吸附量预测是通过测量混合气体中各个纯组分气体吸附量来实现的。本项目通过对单组分气体在磁性活性炭颗粒中吸附等温线的维里（virial）方程的实验研究，以及对不同配比的混合气体在磁性活性炭颗粒中的吸附量实验研究，验证Myers的改进过的溶液模型对多组分气体在磁性活性炭颗粒中吸附量预测的适应性，同时探索这一模型的改进思路。我们还将探索磁性活性炭在约束磁场中的悬浮特性及其控制理论，这将开辟气体吸附领域的新亮点，丰富多物理场多相流传热传质学科内容。

课题的研究基本是按照计划书执行的。多组分气体吸附一直就是吸附领域中的前沿研究课题。多组分气体吸附量的预测是这一领域很基础的研究工作，对混合气体吸附量预测是通过测量混合气体中各个纯组分气体吸附量来实现的。目前，我们已经获得了单组分气体（如：二氧化碳）在活性碳和沸石中的吸附等温线，学习了相关的实验方法，研究并设计了通过维里多参数方程拟合单组分气体吸附等温线的数值计算方法。同时，我们对实际气体的几种状态方程（如：mBWR方程、R-K方程、维里方程、范德瓦耳斯方程等等）进行了深入的研究，对不同的吸附类型曲线、吸附模型（Langmuir模型、BET模型、DR（DA）模型等等）也进行了研究。在此基础之上，我们对Myers等多组分气体预测模型理论进行了研究，并开始构建基于Myers非理想过剩自由能的ABC 多组分气体吸附预测模型。另外，令我们十分振奋的是，我们在磁场控制流动磁性颗粒的理论以及磁性颗粒粉体识别的相关方法中取得了较快的进展。本年度发表与项目相关的SCI论文两篇，培养在读研究生两名，在硬件研发方面培养研发工作人员一人。但由于对项目工作量的预估过于乐观，对项目经费和相关人员工作量估计过低，新模型的构建有望在来年进行近一步完善。