硅胶变压-变温耦合吸附处理尾气中极性二元VOCs组分

发布时间：2020-07-17 19:44

【摘要】：本文通过加入变温吸附(TSA)过程耦合的真空变压吸附(VSA)操作,对两种典型的极性挥发性有机物(VOCs)(丙酮和乙酸乙酯)在硅胶上的吸附和脱附行为进行了系统研究。发现丙酮在硅胶上的吸附等温线符合Langmuir-Freundlich模型。同时,结果还表明增加气体进料流量、吸附柱高径比和气体初始浓度对吸附过程是有利的。吸附动力学数据与Boyd模型拟合程度较差,这意味着丙酮在硅胶上的吸附是外扩散控制。对于乙酸乙酯的实验亦得到相同结果。当极性双组分VOCs丙酮和乙酸乙酯混合气体进行共同吸附时,发现乙酸乙酯比丙酮更容易被硅胶吸附。这一性质导致在吸附快要接近饱和时未被吸附的乙酸乙酯会部分地取代已经被吸附的丙酮,即丙酮和乙酸乙酯在硅胶上存在竞争吸附。进一步地模型分析显示,整个极性双组分的动力学吸附过程可以分为三个区域:自由吸附区、竞争吸附区和平衡区。此外,硅胶上最终吸附的丙酮和乙酸乙酯的比例明显地依赖于吸附床层高度。硅胶上吸附的极性VOCs通过真空气提进行解吸,且其脱附气体得到提浓。而且,脱附温度从室温增加至55℃后,脱附过程得到明显强化,解吸气体中的浓度增加到原来的2.5倍。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O647.3;X701
【图文】：

乙酸乙酯,丙酮,文献综述,易挥发

第 1 章文献综述抑制中枢神经系统，还会对眼睛产生严丙酮的结构模型如图 1-1(a) 所示，理化l acetate) 在室温下是无色易挥发液体，剂。在工业上，乙酸乙酯主要是用乙醇成。过度的暴露在乙酸乙酯环境中，可的可能会导致身体虚弱、嗜睡和意识不(b) 所示，物理性质信息见表 1-1。

示意图,流程,示意图,吸附床层

天津大学硕士学位论文(3) 进行 VSA 和 TSA 耦合处理极性双组分 VOCs 气体的研究，从吸附床层高度、吸附床层区间、脱附温度等三个方面在吸附或者脱附过程中的影响入手，分析极性双组分在硅胶上的吸附和脱附行为。(4) 结合 (2) 和 (3) 中的实验数据，进行吸附动力学曲线拟合分析及 Boyd模型模型分析，得出吸附过程的速率控制步骤，为强化吸附效果提供切入点。同时，揭示两组分吸附的机理和两组分在吸附剂上的吸附量比例与吸附剂床层高度和床层区间之间的关系。本研究使用的 VSA-TSA 耦合处理 VOCs 的流程示意图，如图 1-2 所示。

示意图,吸附脱附,动力学,实验装置

表面进行传质过程，导致脱附效果不理想。为了使得脱附过程高效地进行，需要引入一股气提气体 (洁净空气) 来提供一个吸附剂表面与气流之间的吸附质浓度差，促进传质过程同时带走脱附下来的吸附质，强化脱附效果。脱附气体中的丙酮、乙酸乙酯中的浓度由气相色谱检测。实验中使用的气相色谱，购于上海天美科学仪器有限公司，其型号 GC7900。色谱柱使用石英毛细管柱，其规格为 50 m (长度) 0.32 mm (内径) 1.0 μm (厚度)，同时配置有 FID 检测器。色谱柱温度 80℃、检测器温度 150℃、注射器温度 130℃。高纯氮气作为保护气、氢气作为燃料气。脱附过程中，脱附压力和气提气体分别由抽气阀 (针阀) 和气提阀 (针阀) 耦合调节控制。实验中用到的吸附柱有三种规格 (Φ18 mm 45 mm，H/D = 2.5:1；Φ15 mm 75 mm，H/D = 5:1；Φ12 mm 120 mm，H/D = 10:1)，定制于天津市和平区天达鹏翔玻璃仪器经营部。吸附和脱附过程中吸附柱质量，通过电子分析天平 (德国赛多利斯公司，型号BT125D) 测量。吸附过程在常温常压下进行，脱附过程的压力和温度根据实验方案设置。

【参考文献】