活性炭纤维吸附有机废气的活化再生研究

摘要

该文了VOC对人类的危害及主要的治理方法，介绍了活性炭纤维吸附法处理VOC的发展概况、反应机理、影响因素及反应动力学模型，在理论研究的基础上，针对活性炭纤维对甲苯废气的吸、脱附性能做了相应的实验研究。 实验选用粘胶基活性炭纤维作为吸附剂、甲苯气体作为吸附对象，通过气体浓度检测法测定活性炭纤维的性能。 主要研究内容和结果如下： 1.根据活性炭纤维的特性，自制了一套集吸、脱附反应于一体的实验装置，主要由甲苯发生装置、吸脱附反应器、水蒸汽发生器和回收装置组成。 2.在吸附过程中，采用正交实验得出最佳操作参数。实验结果表明，室温13℃、活性炭纤维用量1.50g、甲苯气体体积流率0.8m3·h-1、进口平均浓度89.693mg·m-3为本实验的最佳操作参数，吸附效果最好，达标排放的时间最长，可达到4.3小时。 3.将活性炭纤维的吸附等温线与几种理论吸附等温线相拟合。结果显示，吸附实验过程与半经验方程式Freundlich方程拟合较理想，而与单分子层吸附的Langmuir方程和B.E.T方程拟合得不理想。 4.研究了水蒸汽法和热空气法对吸附饱和的活性炭纤维进行脱附的效果及其影响因素。结果显示，两种脱附方法的效果都比较理想，影响因素主要有温度、气体体积流率、吸附过程的气体体积流率、吸附过程的气体进口浓度和重复使用等。 5.对比水蒸汽法和热空气法脱附可知，从技术上看，水蒸汽法要比热空气法脱附的效果好，但在实际应用中，综合考虑技术性、适用性和经济性等各方面因素，热空气法的应用性更强。

目录

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第一章绪论

1.1前言

1.2有机废气的污染概况及处理方法

1.2.1有机废气的污染概况

1.2.2有机废气的处理方法

1.3活性炭纤维概述

1.3.1活性炭纤维的制备

1.3.2活性炭纤维的功能化

1.3.3活性炭纤维的特性

1.3.4活性炭纤维的组成

1.3.5活性炭纤维在国内外的发展概况

1.4本课题研究的目的和意义

1.5本课题研究的主要内容

第二章实验内容与方法

2.1活性炭纤维吸附和再生的基本理论

2.1.1吸附基本理论

2.1.2活性炭纤维再生的基本理论

2.2实验装置

2.3实验用原料及仪器

2.4吸附过程的实验流程与测定方法

2.4.1实验流程

2.4.2测定方法

2.5脱附过程的实验流程与测定方法

2.5.1水蒸汽法脱附

2.5.2热空气脱附法

第三章活性炭纤维吸附甲苯废气的结果与讨论

3.1正交实验的方案设计与分析结果

3.2分组实验结果与讨论

3.2.1前三组实验结果

3.2.2第四～第六组实验结果

3.2.3第七～第九组实验结果

3.3吸附总量与废气进口浓度和气体体积流率的关系验证

3.3.1吸附总量与废气进口浓度关系的验证

3.3.2吸附量与气体体积流率关系的验证

3.4活性炭纤维的等温吸附模型

3.4.1活性炭纤维的吸附等温线

3.4.2 Langmuir吸附等温线的拟合

3.4.3 Freundlich吸附等温线的拟合

3.4.4 B.E.T吸附等温线的拟合

3.4.5活性炭纤维的等温吸附小结

3.5本章小结

4.1脱附结果与讨论

4.1.1前三组脱附实验结果

4.1.2第四～第六组脱附实验结果

4.1.3第七～第九组脱附实验结果

4.1.4脱附结果总结

4.2脱附温度的影响

4.2.1脱附过程说明温度对脱附再生的影响

4.2.2脱附效果说明温度对脱附再生的影响

4.3吸附过程的气体体积流率对脱附再生的影响

4.4吸附过程的气体进口浓度对脱附再生的影响

4.5循环使用对再生效率的影响

4.6本章小结

第五章热空气法再生的实验结果与讨论

5.1实验装置流程图

5.2实验结果与讨论

5.2.1温度对脱附效果的影响

5.2.2脱附气体体积流率对脱附效果的影响

5.2.3高温吸附过程的脱附情况

5.2.4高浓度高体积流率吸附过程的脱附情况

5.3本章小结

第六章两种再生方法的对比

结论与建议

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文

致谢