汽油油气中多组分VOCs在吸附树脂上的竞争吸附研究

发布时间：2017-12-25 14:19

本文关键词：汽油油气中多组分VOCs在吸附树脂上的竞争吸附研究　出处：《南京大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：轻质油品在生产、运输和使用过程中,挥发产生的高浓度烃类混合气,会危害人体健康、造成环境污染、影响安全生产,还会浪费资源,降低油品质量。采用合理的技术回收处理油气,具有经济、环境和健康多重价值,其中吸附法获得广泛应用。吸附树脂具有较高的比表面积、较好的机械强度,良好的吸附脱附能力和易于调控的孔结构等优点,采用吸附树脂处理油气已有研究。但是,油气成分复杂多变,不同组分的物化参数相差很大,共同吸附过程中产生竞争吸附,与单组分吸附行为有显着差异;目前研究中吸附质多为油气中单一组分或者把油气化简为纯组分,未考虑不同组分间的相互作用。本文选用超高交联吸附树脂NDA-150和大孔吸附树脂NDA-1800作为吸附剂,以油气中常见组分正戊烷、环己烷和甲苯为吸附质,开展多组分VOCs在NDA-150和NDA-1800上的吸附平衡和固定床柱吸附研究,探究多组分吸附平衡特性和竞争吸附作用机制。主要的研究内容与结果如下:(1)测定了 30℃、40℃和50℃下,单组分正戊烷、环己烷和甲苯在超高交联吸附树脂NDA-150和大孔吸附树脂NDA-1800上的吸附等温线。结果表明,在低浓度区域,NDA-150富含微孔,吸附量快速上升;在中高浓度区域,NDA-1800含有较多中孔,吸附量持续增长,发生了毛细管凝聚作用。采用Freundlich、Langmuir和Dubinin-Astakhov(D-A)方程对正戊烷、环己烷和甲苯吸附平衡数据进行了拟合,对于NDA-150,拟合效果为D-AFreundlichLangmuir,而NDA-1800,拟合效果则为FreundlichLangmuirD-A。等量吸附焓计算结果表明,NDA-150对正戊烷、环己烷和甲苯的吸附作用力要大于NDA-1800。(2)测定了 30℃、40℃和50℃下,正戊烷-环己烷、正戊烷-甲苯、环己烷-甲苯双组分,以及正戊烷-环己烷-甲苯三组分体系在超高交联吸附树脂NDA-150和大孔吸附树脂NDA-1800上的吸附等温线。结果表明,在NDA-150上,各组分共同竞争微孔吸附位点,平衡吸附量小于该浓度下的单组分吸附量,吸附作用力越弱的组分,吸附量减少量越大;但是,在NDA-1800上的多组分吸附中,各组分的吸附量与该浓度下的单组分吸附量相近。这是由于NDA-150吸附正戊烷、环己烷和甲苯的吸附热相差较大,因此吸附作用力相差较大,在NDA-150上产生了竞争吸附作用;而NDA-1800吸附正戊烷、环己烷和甲苯的吸附热相差较小,因此吸附作用力相近,在NDA-1800上表现为多组分的共吸附。采用理想溶液理论对双组分和三组分吸附平衡进行了预测,并与实验结果进行比较。理想溶液理论对环己烷和甲苯的预测效果较好(平均相对偏差小于20%),对正戊烷的预测效果较差(双组分体系中正戊烷的平均相对偏差大于20%,三组分体系中正戊烷的平均相对偏差大于40%)。(3)测定了不同浓度和温度下正戊烷-环己烷、正戊烷-甲苯、环己烷-甲苯双组分在超高交联吸附树脂NDA-150和大孔吸附树脂NDA-1800上的吸附穿透曲线。结果表明,在NDA-150上,吸附力弱的组分会被吸附力强的组分取代,吸附温度越低,强吸附组分对弱吸附组分的取代作用越大;弱吸附组分的浓度越高,NDA-150对其的吸附选择性系数增加,强吸附组分对其的取代作用越小。在NDA-1800上,穿透曲线中并没有明显的驼背峰,双组分在NDA-1800上表现为共同吸附。(4)测定了不同温度下正戊烷-环己烷-甲苯三组分在超高交联吸附树脂NDA-150和大孔树脂NDA-1800上的穿透曲线。结果表明,在NDA-150上,正戊烷和环己烷先后出现驼背峰,吸附温度越低,驼背峰值越大,表明正戊烷、环己烷和甲苯在NDA-150上产生竞争吸附。在NDA-1800上,正戊烷和环己烷并没有出现明显的驼背峰,三组分在NDA-1800上共同吸附。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X74

【参考文献】