FAM-ZO2型沸石分子筛太阳能吸附空调系统优化应用基础研究

随着当今世界经济的发展和能源的消耗，环境和能源问题已经成为一个热点。传统的制冷方式不仅会消耗电能，还对环境造成相当严重的危害。太阳能吸附式制冷方式的提出，既减少了电能的消耗又不会对环境造成影响。太阳能吸附式制冷是一种环境友好型制冷系统，它以天然的太阳热能作为系统的驱动力，并且使用无氟利昂的制冷剂，因此，近年来太阳能吸附式制冷系统成为国内外学者的研究热点。 在太阳能吸附式制冷系统中，吸附床是核心部件，而吸附床中吸附工质对的性能又决定着吸附床的效率。本项目主要针对吸附材料的宏观特性进行实验研究，所采用的方法是，将两种吸附材料SAPO-34和ZSM-5沸石分别放置在恒温恒湿系统和可控温真空脱附系统中分别进行吸附和脱附特性的实验，考察其宏观传质特性。究结果表明，在同一温度下，沸石分子筛SAPO-34和ZSM-5的吸附率均随空气相对湿度φ的增加而增大，吸附实验中沸石的吸附速度是时间的减函数，但是SAPO-34的初始吸附速度高于ZSM-5。另一方面，在同一压力下沸石分子筛SAPO-34和ZSM-5的脱附完善度均随温度的增加而增大，SAPO-34的脱附等压线呈S型，而ZSM-5的脱附等压线近似于指数曲线。SAPO-34的初始脱附速度高于ZSM-5，所以SAPO-34-水工质对可以缩短系统循环时间。 在第二阶段，对太阳能吸附制冷系统进行基础性吸附脱附性能实验，分析了实际系统循环热力过程。进而针对吸附床集热效率低，脱附困难而导致循环周期长的问题，设计制作了适用于日照充足地区的抛物槽式太阳能集热器的太阳自动跟踪系统。系统以基于南北方向倾斜放置的金属-玻璃真空集热管式吸附床为核心部件，通过抛物槽的自动转动，将太阳光照实时地汇集到集热管上。吸附床由真空集热管和冷却铜管构成，吸附剂填充在真空管内管和冷却铜管组成的空腔内。吸附床内布置有传质通道和9个温度测点，传质通道使制冷剂气体更好地进入吸附床，温度测点用于测量吸附床内吸附剂的温度变化。冷却过程分别采用自然风冷和循环水冷两种方式，吸附过程也同样采用这两种冷却方式。结果表明, 无论采用何种冷却方式，SAPO-34的吸附制冷能力都明显大于ZSM-5沸石分子筛, 能够产生更好的制冷效果。 2100433B

针对目前太阳能吸附制冷系统中吸附材料对循环工质的吸附能力不足，和固定式吸附床热、质传递速率较低的情况，研制高吸附量的FAM-ZO2型沸石吸附材料，和旋转式双效/多效组合式吸附床，实现夏季白天连续吸附空调的目的。采用替代化学反应方法，以磷酸盐和铝酸盐为原料，制取疏水性的、中性不带电荷的、AlPO质的沸石分子筛，使其吸附变化量达到Y型沸石或硅胶的3~4倍；研究吸附床内加热/冷却流体通道的优化形式，和加热管基材与AlPO基型沸石的一体化制作技术，有效减小接触界面上的传热热阻；研究利用太阳光直接照射的脱附方法；利用太阳辐射能与背阴环境存在热能品位差异的客观条件，研制两个或多个吸附构件协同工作的、集太阳能集热/吸附为一体的、能够交替吸附/脱附的旋转式吸附床；优化室内蒸发器的结构形式。通过理论分析、数值模拟和实验测试手段相结合的技术路线，达到太阳能吸附空调系统COP明显改善的目的。

第一章绪论001

第一节沸石分子筛及其吸附性能//002

一、沸石分子筛简介//002

二、吸附简介//006

三、沸石分子筛吸附机理//007

第二节沸石分子筛合成研究//008

一、沸石分子筛合成方法//008

二、以高岭土为原料合成沸石分子筛研究//013

第三节沸石分子筛气体吸附性能研究//019

一、吸附剂研究//019

二、沸石分子筛氮氧吸附性能研究//021

三、吸附研究方法//037

第四节选题意义及研究内容//039

第二章实验部分043

第一节实验试剂及设备仪器//044

一、实验试剂//044

二、实验设备//045

三、分析仪器//045

第二节表征及性能测试//046

一、X射线粉末衍射分析//046

二、傅立叶变换红外光谱分析//046

三、化学组成分析//046

四、扫描电镜分析//047

五、气体吸附等温线测定//047

六、比表面积测定//047

七、水静态饱和吸附量测定//047

八、阳离子定性检测分析//048

第三章以高岭土为原料未添加硅铝源沸石分子筛合成研究051

第一节引言//052

第二节结晶相图//053

一、NaX（1）沸石分子筛结晶相区//054

二、NaX（2）沸石分子筛结晶相区//057

三、NaP沸石分子筛结晶相区//065

四、SOD沸石分子筛结晶相区//067

第三节本章小结//070

第四章以高岭土为原料添加硅铝源沸石分子筛合成研究073

第一节引言//074

第二节添加铝源沸石分子筛合成研究//075

一、硅铝比对沸石分子筛结晶的影响//075

二、晶化温度对沸石分子筛结晶的影响//077

三、晶化时间对沸石分子筛结晶的影响//078

四、反应体系碱度对沸石分子筛结晶的影响//080

五、小结//081

第三节添加硅源沸石分子筛合成研究//081

第四节本章小结//085

第五章A型沸石分子筛氮氧吸附性能研究087

第一节引言//088

第二节碱(土)金属阳离子沸石分子筛//089

一、常用阳离子沸石分子筛//089

二、镁阳离子沸石分子筛//094

第三节过渡金属阳离子沸石分子筛//099

一、常用阳离子沸石分子筛//099

二、钴阳离子沸石分子筛//105

三、铈阳离子沸石分子筛//113

第四节本章小结//117

第六章X型沸石分子筛氮氧吸附性能研究121

第一节引言//122

第二节碱(土)金属阳离子沸石分子筛//123

一、制备//123

二、晶相分析//124

三、比表面积分析//125

四、氮氧吸附性能//126

五、小结//128

第三节过渡金属阳离子沸石分子筛//129

一、制备//129

二、晶相分析//130

三、比表面积分析//133

四、氮氧吸附性能//133

五、小结//136

第四节本章小结//137

第七章方沸石和丝光沸石分子筛氮氧吸附性能研究139

第一节引言//140

第二节方沸石分子筛//141

一、合成//141

二、氮氧吸附性能//141

第三节丝光沸石分子筛//143

一、制备//143

二、晶相分析//144

三、比表面积分析//145

四、氮氧吸附性能//146

第四节本章小结//149

第八章结论151

参考文献155 2100433B

沸石分子筛晶体具有吸附性、可交换性等诸多优良性能，所以被广泛应用于石油 化工工业、洗涤剂工业、精细化工等工业。在沸石分子筛的研究中，以廉价天然矿物 为原料制备分子筛和其功能性的研究是该领域中最具有价值的研究之一。红辉沸石 属于辉沸石族，是其中的一个矿物种，红辉沸石以含水架状铝硅酸盐为基础结构， 在不同温度环境下对各种阳离子具有选择吸附性，且具有良好的催化功能、可加工性能、低硬度、低热膨胀性能，且热稳定性较好，被广泛应用于环境材料，农牧业改良， 化工添加剂和吸附剂等领域。

畜牧业生产

分子筛独特的结构决定了其有良好的吸附性能和离子交换性能，利用分子筛为载体，吸附接枝抗菌物质制成饲料添加剂，可以增加抗菌剂的缓释能力，提高抗菌剂利用效率，从而达到事半功倍的目的，同时，分子筛自身也具有一定的杀菌能力，能提高牲畜的抗病能力，且分子筛无毒无害，性能稳定，不会被动物吸收。利用分子筛吸附二甲酸钾制得的分子筛抗菌剂能大幅度提高二甲酸钾的抑菌能力。

医药产业

利用分子筛良好的吸附性能和分散性能，可以作为药物的载体，对药物中的有效 成分进行吸附接枝，可以提高药物的缓释性能，增强药效，延长药物作用的时间，且 分子筛无毒无害，服用之后在人身体内不发生吸收，对身体无毒副作用。还可以载入 特定病菌，有效地抑制细菌生长。沸石分子筛良好的离子交换性能可以吸附交换重金 属离子，从而可以制备高度活性和耐久性的抗菌剂。

污水处理

天然红辉沸石具有一定的离子交换和吸附性能，利用其性能可以从污水中吸附氨 氮，从而达到净化污水的效果。天然红辉沸石经过特殊处理之后，可以形成分子筛， 分子筛的离子交换与吸附性能远远高于天然沸石，这使其能够更好地吸附污水中的重 金属离子及其他有害离子，如：镍、锌、铬、镉、汞、铁等离子及酚、氨氮、三氮、 磷酸根离子等有机物，因此，分子筛是处理污水的新型材料

农业

利用分子筛的吸附性能及阳离子交换性能，可以改良土壤性能，降低土壤 pH， 提高农作物需要的微量元素的供应，交换农作物所需要的 K、Na、Mg、Ca等离 子，起到间接肥的作用。同时，分子筛可以吸附双氢胺等物质配成肥料缓释剂，不仅大幅度提高了氮肥实际利用率，延长氮肥有效期，还可以改善农作物营养状况，提高 农作物生长活力和抵御病毒能力，最终达到农作物增产增收的目的。 2100433B

本书介绍了以廉价的高岭土为原料，利用水热合成法开展了沸石分子筛合成研究，借助于XRD分析了晶化反应条件对沸石分子筛结晶的影响，讨论了不同类型沸石分子筛的结晶变化规律和相转变规律；利用XRD、比表面积及孔隙率分析仪等测试技术对其晶相、比表面积、氮氧吸附量进行了系统测试表征；探讨了沸石分子筛的类型、平衡阳离子性质等因素对其氮氧吸附性能的重要影响。