中国科学院大学张中申获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院大学申请的专利一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120489884B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-07发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510592237.1,技术领域涉及:G01N15/08;该发明授权一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法是由张中申;郝郑平;王原;张珂;郝博逸;袁龙;朱东;赵泽宇设计研发完成,并于2025-05-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法,属于废气治理技术领域。该方法选取2个或2个以上具有集中孔径的多孔材料作为模型吸附材料,测试其孔结构及对VOCs的吸附等温线,在将吸附等温线的压力相对于对应吸附温度下的饱和蒸气压归一化的基础上,得到填充式吸附的临界孔径与相对压力、吸附温度之间的三元匹配关系方程。本发明分别基于填充式和覆盖式吸附对吸附量的贡献,将孔径、相对压力和吸附温度作为变量,引入填充式和覆盖式吸附的系数,结合模型吸附材料的测试数据求解方程系数,构建跨吸附温度的VOCs吸附量预测方程。此方程可以用于具有相似表面性质的吸附剂,在不同吸附温度下,对VOCs吸附量与等温线的预测。
本发明授权一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法在权利要求书中公布了:1.一种跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方法,其特征在于,包括以下步骤: 1提供2个或2个以上具有集中孔径分布的多孔材料作为模型吸附材料,测试模型吸附材料的孔结构参数,所述孔结构参数包括孔径分布、累积孔容随孔径分布的变化、总孔容V、累积比表面积随孔径分布的变化、总比表面积S; 2测试一个模型吸附材料在多个吸附温度下对特定VOCs的吸附等温线,通过将静态吸附等温线上的各压力点,分别除以相应温度下的饱和蒸气压P0,得到分压归一化之后的静态吸附等温线; 根据所述分压归一化之后的静态吸附等温线获得该模型吸附材料发生填充式吸附时所对应的相对压力区间,取所述相对压力区间的中间值作为相对临界压力PCP0;将所述临界相对压力PCP0与该模型吸附材料的孔径分布的中间值相对应,将该孔径分布的中间值作为临界相对压力PCP0下能够发生填充式吸附的临界孔道尺寸DC; 对该模型吸附材料的临界相对压力PCP0与吸附温度T进行线性拟合,得到特定孔径尺寸下,临界相对压力PCP0与吸附温度之间的线性关系方程: PCP0=kP×T+dP,方程1; 其中,PCP0为临界压力PC相对于对应吸附温度下饱和蒸气压P0的临界相对压力; T为吸附温度,℃; kP为相对压力与吸附温度之间线性关系的斜率; dP为线性关系中当相对压力趋近于0时PCP0的数值; 根据该模型吸附材料不同吸附温度T对应的不同PCP0数值,解出该模型吸附材料对应的方程1中的系数kP和d 3参照步骤2的方法,获得其他模型吸附材料对应的方程1中的系数k和d 4将多个临界孔径D下,临界相对压力PP与吸附温度T之间的线性关系方程的k和d,相对于各自的临界孔径D做线性拟合,分别得到系数k和d随临界孔径D变化的线性关系方程k=kP1×D+kP0和d=dP1×D+dP0,从而得到填充式吸附临界相对压力PP随吸附温度T和孔径尺寸D变化的线性关系方程: P=kP1×D+kP0×T+dP1×D+dP0,方程2; 其中,PP为临界压力P相对于对应吸附温度下饱和蒸气压P的临界相对压力; T为吸附温度,℃; 为相对压力为PP时,能够发生填充式吸附的临界孔径尺寸,nm; P1和kP0分别为k随临界孔径D变化的线性关系方程的斜率和截距; P1和dP0分别为d随临界孔径D变化的线性关系方程的斜率和截距; 利用方程2得到不同相对压力PP时,能够发生填充式吸附的临界孔径尺寸D与吸附温度T之间的匹配关系方程: =PP-kP0×T-dP0kP1×T+dP1,方程3; 其中,DC、PCP0、T、kP1、kP0、dP1和dP0所代表的含义与方程2中相同; 5以所述临界孔道尺寸DC为分界点,根据孔结构参数测试的累积孔容随孔径分布的变化、累积比表面积随孔径分布的变化,分别得到所述模型吸附材料在临界孔道尺寸DC以下的孔的孔容VC和临界孔道尺寸DC以上的孔的比表面积SC; 6基于发生了填充式吸附的孔的孔容VC和发生了覆盖式吸附的孔的比表面积SC对VOCs吸附量的贡献,并将不同模型吸附材料孔径尺寸、相对压力和吸附温度作为参数引入吸附量预测方程,得到能够扩展到不同吸附温度T下吸附等温线预测的跨吸附温度的VOCs吸附量预测方程: Q=a×VC+b×SC=fDAV,PP0,T×VC+gDAS,PP0,T×SC方程4; 其中,Q为单位质量的吸附材料对VOCs的吸附量,gg; VC为在临界孔道尺寸以下的孔的孔容,即临界孔容,cm3g; SC为临界孔道尺寸以上的孔的比表面积,即临界比表面积,m2g; DAV为发生了填充式吸附的孔道的平均孔径,nm;其中DAV=4VCS-SC,S为总比表面积,m2g; DAS为发生了覆盖式吸附的孔道的平均孔径,nm;其中DAS=4V-VCSC,V为总孔容,cm3g; T为吸附温度,℃; PP0为相对于对应温度下的饱和蒸气压归一化后的吸附等温线上的任一相对压力点;P0为对应的吸附温度T下VOCs的饱和蒸气压,mbar; a为填充式吸附的系数,即单位孔容内VOCs的吸附量,gcm3,其中a=fDAV,PP0,T表示系数a是孔径DAV、相对压力PP0和吸附温度T的函数; b为覆盖式吸附的系数,即单位比表面积上VOCs的吸附量,gm2,其中b=gDAS,PP0,T表示系数b是孔径DAS、相对压力PP0和吸附温度T的函数; 7通过对多个模型吸附材料的孔结构以及不同吸附条件下的吸附等温线测试,得到对应条件下的临界孔径尺寸DC、吸附量Q、临界孔容VC、临界比表面积SC、平均孔径DAV和DAS,以模型吸附材料的孔结构参数和不同吸附条件下对特定VOCs的吸附等温线作为已知数,代入至方程4中获得a和b的具体数值,获得跨吸附温度的挥发性有机物吸附量预测方程。
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