活性炭吸附法脱除低浓度苯系物的研究

发布时间：2017-04-17 19:21

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【摘要】：本文在前人的研究基础上,用活性炭为吸附剂,在以下五个不同角度对活性炭脱除苯系物进行了研究和工程应用,主要内容如下: 一、活性炭脱除惰性气体和二氧化碳中苯系物的研究 首先通过惰性气体中的苯系物的脱除过程,对活性炭进行筛选,选出的活性炭应用于二氧化碳气体中脱除苯系物的研究。详细考察了吸附压力、流量、温度等因素对脱除苯的影响。实验研究表明:由于苯分子的动力学直径略小于果壳活性炭的主要孔径,吸附时在孔内会发生毛细凝聚作用,果壳活性炭对苯的吸附容量大。在二氧化碳气氛中,一些二氧化碳被活性炭表面吸附,占用了一部分孔道,减少了对苯的吸收。实验表明, 高压、低温有利于增加吸附容量。 二、改性活性炭脱除苯系物的研究 本文使用两种方法对活性炭改性,一是进行酸、碱改性处理, 溶去活性炭中的酸、碱可溶物质提高吸附量;二是负载过渡金属盐离子,改变活性炭表面的化学环境来增大活性炭吸附容量。实验结果表明:第一种改性方法,经过10%的酸、碱交替处理,浸渍时间9小时,活性炭对苯的吸附容量最为理想;第二种方法是在第一种改性的基础上,活性炭经过0.2mol/L的Fe~(2+)离子溶液浸渍24小时,对苯的吸附性能大大增强。 三、脱苯系物活性炭的再生方法研究 本文针对适用于工业化生产的活性炭加热气体再生法进行了深入研究,详细考察了吸附压力、流量、温度等因素对脱除苯的影响。实验研究表明:低压、高温有利于脱除活性碳孔道中的苯,工业生产中考虑到易操作性采用常压再生,再生温度250℃,再生时间可控制在120分钟,满足工业化连续生产要求。实际生产中,再生过程需要使用大量气体,采用二氧化碳做为再生气体,满足了生产和经济上的需求。 四、中试装置设计及实验 以实验室数据为依据,结合生产实际情况,设计组装一套中试实验装置,对吸附剂的综合性能和操作参数进行全方位评价及优化。经过中试实验过程,为工业大装置工艺设计和操作奠定了基础。 五、工程设计及经济分析 实际工程应用及经济分析表明,用改性后的活性炭脱除二氧化碳中的低浓度苯,可以达到国家食品级二氧化碳标准,创造出很大的经济和环保效益。
【关键词】：苯系物 活性炭 吸附 二氧化碳 再生
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TQ028
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文献综述11-31
• 1.1 苯系物的毒性11-14
• 1.2 挥发性有机废气控制技术14-21
• 1.2.1 吸附法14-15
• 1.2.2 热破坏法15-16
• 1.2.3 冷凝法16-17
• 1.2.4 吸收法17-18
• 1.2.5 生物膜法18-19
• 1.2.6 光分解法19
• 1.2.7 等离子体分解法19-20
• 1.2.8 臭氧分解法20
• 1.2.9 结论20-21
• 1.3 吸附分离理论21-23
• 1.3.1 吸附分离的机理21
• 1.3.2 吸附热力学21-22
• 1.3.3 吸附动力学22-23
• 1.4 吸附剂及其研究方法23-27
• 1.4.1 常用吸附剂24-25
• 1.4.2 活性炭25
• 1.4.3 活性炭纤维25-26
• 1.4.4 吸附剂的性能要求26-27
• 1.4.5 吸附剂研究方法27
• 1.5 二氧化碳净化技术27-31
• 1.5.1 压缩-冷凝法28
• 1.5.2 溶剂吸收法28
• 1.5.3 变压吸附法28-29
• 1.5.4 浅低温精馏法29
• 1.5.5 膜分离法29-31
• 2 实验部分31-36
• 2.1 实验原料及仪器设备31-32
• 2.1.1 实验药品31
• 2.1.2 吸附剂31
• 2.1.3 原料气31
• 2.1.4 标准气31-32
• 2.1.5 检测设备32
• 2.2 实验装置与流程32-35
• 2.2.1 配气32-33
• 2.2.2 吸附剂的单柱动态评价实验装置33-34
• 2.2.3 活化再生装置34-35
• 2.3 吸附剂评价指标35-36
• 3 活性炭脱除惰性气体和二氧化碳中苯系物的研究36-45
• 3.1 活性炭脱除氮气中苯系物的研究36-43
• 3.1.1 实验部分36
• 3.1.2 结果与讨论36-40
• 3.1.3 活性炭吸附苯性能的影响因素考察40-42
• 3.1.4 活性炭吸附甲苯性能的研究42-43
• 3.2 活性炭脱除二氧化碳气体中苯系物的研究43-44
• 3.2.1 实验部分43
• 3.2.2 结果与讨论43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 4 改性活性炭脱除苯系物的研究45-52
• 4.1 酸、碱改性处理45-49
• 4.1.1 实验部分45
• 4.1.2 结果与讨论45-49
• 4.2 负载过渡金属改性处理49-51
• 4.2.1 实验部分49
• 4.2.2 结果与讨论49-51
• 4.3 本章小结51-52
• 5 脱苯系物活性炭的再生方法研究52-56
• 5.1 实验部分52
• 5.2 结果与讨论52-55
• 5.2.1 压力对再生性能的影响52-53
• 5.2.2 温度对再生性能的影响53-54
• 5.2.3 时间对再生性能的影响54
• 5.2.4 再生气体对再生性能的影响54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 6 中试装置设计及实验56-61
• 6.1 设计思路及依据56
• 6.2 中试装置56-58
• 6.2.1 中试装置图56-57
• 6.2.2 中试装置照片57-58
• 6.2.3 中试装置参数58
• 6.3 实验过程58-59
• 6.3.1 工艺流程58
• 6.3.2 操作步骤58-59
• 6.4 中试结果59-61
• 7 工程设计及经济分析61-69
• 7.1 工程背景61
• 7.2 技术设计指标及标准61-62
• 7.3 技术方案及工艺流程62-64
• 7.4 经济分析64-68
• 7.4.1 工程经济分析数据64-67
• 7.4.2 静态经济分析67-68
• 7.5 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-72
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况72-73
• 致谢73-74
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书74

【引证文献】

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1 高宇翔;周磊;;对二甲苯在活性炭固定床上的吸附动力学[J];广东化工;2012年07期

2 鄢瑛;刘玲英;张会平;;异丙醇在活性炭固定床上的吸附动力学[J];化工进展;2011年S2期

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3 李丽娟;活性半焦的制备及其净化甲苯废气的研究[D];广东工业大学;2007年

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7 张玉霞;过渡金属氧化物深度催化氧化邻二甲苯性能研究[D];河北师范大学;2008年

8 胡琳;改性活性炭吸附去除氟硅酸中砷的研究[D];贵州大学;2008年

9 高宇翔;VOCs在活性炭固定床上的吸附动力学[D];华南理工大学;2012年

10 朱仁成;负载功能微生物缓释复合填料的制备及性能评价[D];郑州大学;2013年

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本文编号：314140