硅胶变压吸附脱除与回收邻二甲苯

摘要

挥发性有机物（VOCs）是大气污染物的重要组成部分，其大量排放严重影响居民生活和健康，对VOCs的治理已成为一项紧急且重要的环保任务。采用真空变压吸附对VOCs进行回收是最有潜力的一种处理技术，该技术具有去除率高、无二次污染、VOCs可资源化等优点，且可以和其它处理技术联合使用。 本研究经过筛选，使用硅胶作为吸附剂，同时选择邻二甲苯作为典型VOCs，采用真空变压吸附工艺对其吸附、脱附进行系统研究。结果表明，邻二甲苯在硅胶上的吸附等温线符合 Langmuir–Freundlich模型。进一步的热力学表征与界面表征表明硅胶为表面不均匀结构。 动态吸附与脱附实验表明，增加吸附床的高径比、进料流量和邻二甲苯的初始浓度明显强化邻二甲苯在硅胶上的吸附，而减少吸附床的高径比和脱附压力或增加气提量促进邻二甲苯从硅胶上的脱附。经过实验设计与优化发现，本研究中的最佳工艺条件为：吸附床的高径比为5:1、脱附压力为5 kPa(绝对压力)、气提量为0.45 L/min。采用数学模型构建与拟合的方法对吸附-脱附动力学进行拟合和分析，结果表明邻二甲苯在硅胶上的吸附是膜扩散控制。该结果说明可通过增加进料流量和邻二甲苯的初始浓度来强化吸附过程。 将吸附与脱附集成，并进行长周期运行以验证上述结果。长周期运行结果表明邻二甲苯的去除率为100%，直接液化回收率为87%。由于真空变压吸附回收VOCs液体作为副产品，相对于热处理和吸收，其表现出明显的经济优势。这些结果表明真空变压吸附采用常温空气冷凝回收高沸点 VOCs将是极具前景的技术。

目录

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第1章 文献综述

1.1 挥发性有机物VOCs概述

1.2 VOCs处理工艺

1.3 吸附技术研究现状

1.4 吸附剂研究现状

1.5 本文研究内容

第2章 硅胶吸脱附性能表征与热力学研究

2.1 实验材料与方法

2.2 硅胶表征分析

2.3 邻二甲苯在硅胶上等温线研究

2.4 本章小结

第3章 真空变压吸附处理邻二甲苯气体工艺条件及机理研究

3.1 实验材料与方法

3.2 高径比

3.3 进料流量与浓度

3.4 吸附动力学与机理研究

3.5 脱附压力与气提量

3.6 本章小结

第4章 长周期运行与经济性评价

4.1 实验材料与方法

4.2 长周期运行结果分析

4.3 经济性评价

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢