沸石分子筛以其发达规整的孔道结构,高的比表面积,较强的酸性和较好的水热稳定性在吸附、分离和催化领域有着广泛的应用。然而由于微孔沸石的孔径与涉及到的许多碳氢化合物分子的动力学直径非常接近,受微孔孔径的制约,分子在晶内的传质阻力较大,一定程度上限制了其在工业中的应用。为此,研究者在保留沸石固有的微孔结构的基础上,又构建了中孔和／或大孔,形成了多级孔沸石。这类沸石兼有微中和／或大孔材料两者的优点,可以有效缩短客体分子的扩散距离,增加客体分子的扩散途径,提高沸石表面活性位的有效利用率,因而受到人们的广泛重视。目前有关多级孔沸石的研究主要集中在制备,表征以及催化性能的评价方面。然而,对多级孔沸石的具体应用进行分析后不难发现,吸附质或扩散分子在沸石内的吸附和扩散是影响过程性能的主要因素。为此,本文选取不同多级孔结构的5A和ZSM-5沸石为研究对象,构型和动力学直径不同的碳氢化合物(正庚烷,正辛烷,正癸烷,甲苯,枯烯)为探针分子,利用智能重量分析仪IGA(Intelligent Gravimetric Analyser)和自行组建的零长柱装置ZLC(Zero Length Column)对这些碳氢化合物在多级孔沸石上的吸附与扩散性能进行了研究。研究方法是通过碳氢化合物在沸石上吸附等温线和ZLC脱附曲线的测定,并采用各种吸附模型和相应的数学模型方程对其进行拟合处理,从而获得和计算相关的热力学和动力学参数,如：吸附量,亨利常数,吸附热,有效扩散时间常数,活化能等；从中分析吸附量随外比表面积的变化关系；孔结构变化前后亨利常数和吸附热的变化规律；吸附热随负载量的关系；中孔孔隙度对有效扩散时间常数和活化能的影响以及不同的孔结构对扩散机理的影响。研究内容和得到的主要结论如下：1.直链烷烃(正庚烷,正辛烷和正癸烷)在多级孔5A沸石中的吸附和扩散烷烃分子在微孔5A沸石内的吸附符合Langmuir模型,而在多级孔5A沸石上的吸附可用Langmuir-Fraudlich和Toth二种吸附模型得到好的拟合；在同一温度下,三种直链烷烃在多级孔5A沸石内的最大吸附量均大于各自在微孔5A内的最大吸附量,但吸附质与吸附剂相互作用力随中孔的引入而减小,并由于微中孔吸附的共存,使得表面吸附多相性增加；基于吸附数据计算获得的烷烃分子在沸石表面的吸附亨利常数和初始吸附热数据,结果表明,沸石晶内中孔的存在,使其亨利常数和初始吸附热均减小；由Clausius-Clapeyron方程计算得到的等量吸附热随表面吸附量变化的趋势表明,三种直链烷烃在多级孔5A沸石内吸附热均随吸附量的增加而减小,其中以癸烷的变化最为明显。另外,由于沸石中中孔的存在,使的分子扩散路径缩短,空间位阻减小,减小了反应物分子的传质阻力；随中孔孔隙度的增加,活化能减小,有效扩散时间常数增大。2.庚烷和甲苯在具有晶间中孔的纳米ZSM-5沸石中的吸附和扩散纳米ZSM-5沸石中晶间中孔的形成,外表面积增加,提高了吸附质的吸附能力,同时也削弱了吸附质与吸附剂表面的相互作用,造成了亨利常数和初始吸附热的下降。由于纳米沸石ZSM-5中沸石粒径的减小,极大的缩短了客体分子的扩散路径,分子的扩散速率得到大幅度的提高,活化能明显减小,即中孔对扩散起到了促进作用。与庚烷相比,甲苯在扩散中有较大的位阻,故有效扩散时间常数小于庚烷,而活化能大于庚烷。3.庚烷和甲苯在具有晶内中孔的ZSM-5沸石中的吸附和扩散中孔ZSM-5沸石的吸附能力和扩散系数较传统ZSM-5沸石有极大的提高,同时,活化能和吸附热均随着中孔孔隙度的增加而明显降低。结果表明,沸石中中孔的引入,为反应物和产物分子提供了一个短的扩散路径,高的扩散速率,从而使中孔ZSM-5在MTG催化反应中表现出高的燃油产率,增强了催化剂的抗失活能力。庚烷和甲苯在H-和Na-ZSM-5沸石中的吸附和扩散结果的比较表明,酸强度的增加导致吸附质与吸附剂表面的相互作用力增强,对应的亨利常数和吸附热数值,H型大于Na型；高的酸强度也导致大的扩散阻力,造成活化能增加,有效扩散时间常数减小。4.碳氢化合物在具有晶间和晶内中孔的ZSM-5沸石微球中的吸附和扩散由于中微孔孔道的相互交错连接,削弱了吸附质与吸附剂表面的相互作用,造成了亨利常数和吸附热的下降,碳氢化合物分子在不同中孔孔隙度ZSM-5样品中的吸附热随着中孔孔隙度的增加而减小,而且,吸附热随着负载量的增加而减小。对于相同的ZSM-5样品,由于吸附质分子自身物化性质的影响,吸附热大小顺序为：枯烯>甲苯>正庚烷。由于中孔ZSM-5沸石微球中沸石粒径的减小,以及晶体内中孔的出现,改变了客体分子的扩散路径,分子的扩散速率得到大幅度的提高,扩散过程需要的活化能减小。庚烷在ZSM-5的中微孔中同时进行扩散,而甲苯以中孔扩散为主,不同的扩散途径导致甲苯的有效扩散时间常数大于庚烷,而活化能比庚烷要小。