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活性炭吸附VOCs及其脱附规律的研究

作 者: 沈秋月
导 师: 羌宁
学 校: 同济大学
专 业: 环境工程
关键词: 挥发性有机物 活性炭 变温吸附 溶剂回收 穿透曲线 吸附容量 传质区高度
分类号: X701
类 型: 硕士论文
年 份: 2007年
下 载: 477次
引 用: 3次
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内容摘要


甲苯、二甲基乙酰胺、丁酮和乙酸乙酯等都是我国使用较多的几种溶剂,在使用过程中会散发大量的挥发性有机气体,严重危害了人体的健康和生态环境,因此必须对这些气体进行回收或处理。本文主要针对几种不同沸点的有机气体:甲苯、二甲基乙酰胺、丁酮和乙酸乙酯等进行吸附、脱附和冷凝回收过程以及规律的研究,以期得到活性炭对不同沸点污染物的吸附和脱附过程的基础数据,为工业吸附和脱附工艺的设计提供可靠依据。本文的亮点在于高温吸附等温线的测定,国内常温吸附研究得较多,而对高温吸附的研究相对较少,但高温下的吸附容量对于活性炭的脱附或再生有重要的指导意义。通过对四种有机气体的动态吸附规律研究发现,在一定的进口浓度和流量下,穿透曲线的形状基本相同,吸附传质区中心点的斜率相等;增大进口浓度或提高气体流速都使穿透曲线变陡峭,吸附传质区中心点的斜率增大,保护作用时间缩短。有机物的沸点越高,其吸附容量越大,而传质区高度越短。活性炭对二甲基乙酰胺的吸附容量最大:0.40左右,其次是甲苯:0.16~0.24g,然后是丁酮和乙酸乙酯:0.08~0.18。活性炭对丁酮和乙酸乙酯的传质区高度最长:8~14cm,其次是甲苯:6~10cm,而二甲基乙酰胺的传质区高度最短:5~8cm。吸附容量都随温度的升高而减小,甲苯在50℃的吸附容量为0.17~0.23,在100℃的吸附容量为0.08~0.14,而在150℃的吸附容量为0.05-0.07。等温吸附线可用Frundlich等温方程式或Langmuir等温方程式进行关联,并可以用吸附势理论进行推导。吸附在活性炭上的挥发性有机物都可采用热气体吹扫法进行脱附,都具有较好的脱附效果。对150g吸附饱和甲苯或乙酸乙酯的活性炭的脱附,需要在10.5m~3/h的气体循环流量和120℃的脱附温度下,脱附120min以上活性炭才能脱附完全。对于含中高沸点有机物的脱附尾气可以应用冷凝的方法进行回收,而低沸点的采用燃烧的方法更为经济有效。本文还对现场65000m~3/h废气处理设计了一套溶剂回收系统,并用夹点分析的方法优化其能量消耗。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第1章 引言  13-24
  1.1 选题的背景  13-14
  1.2 挥发性有机物的处理现状和发展趋势  14-22
    1.2.1 燃烧  15
    1.2.2 吸附  15-18
    1.2.3 吸收  18-19
    1.2.4 冷凝  19-20
    1.2.5 膜分离技术  20-21
    1.2.6 其他的气体处理的新技术  21-22
  1.3 研究的目的和意义  22
  1.4 研究的方法内容和技术路线  22-24
第2章 吸附的理论基础  24-36
  2.1 吸附理论  24-33
    2.1.1 吸附平衡  25-30
    2.1.2 吸附速率  30-31
    2.1.3 吸附传质计算  31-33
  2.2 吸附剂  33-36
    2.2.1 吸附剂的种类和性质  33-34
    2.2.2 影响气体吸附的因素  34-35
    2.2.3 吸附剂的再生  35-36
第3章 活性炭吸附规律的研究  36-67
  3.1 常温吸附小试实验  36-56
    3.1.1 实验的装置  36-38
    3.1.2 实验的方法  38
    3.1.3 实验的材料  38-39
    3.1.4 实验结果与讨论  39-56
  3.2 常温吸附扩大实验  56-65
    3.2.1 实验的装置  56-57
    3.2.2 实验的仪器与方法  57-60
    3.2.3 实验的结果与讨论  60-65
  3.3 本章小结  65-67
第4章 活性炭吸附等温线的研究  67-78
  4.1 常温吸附等温线的研究  67-69
    4.1.1 实验的方法  67-68
    4.1.2 实验的结果与讨论  68-69
  4.2 不同温度吸附等温线的研究  69-74
    4.2.1 实验的装置与方法  69-71
    4.2.2 实验的结果与讨论  71-74
  4.3 由吸附势理论推导的等温方程式  74-76
  4.4 本章小结  76-78
第5章 活性炭脱附和再生规律的研究  78-97
  5.1 实验的装置  78-79
  5.2 实验方法与材料  79-80
  5.3 实验结果与讨论  80-95
    5.3.1 甲苯的脱附  80-81
    5.3.2 二甲基乙酰胺的脱附  81-83
    5.3.3 乙酸乙酯的脱附  83-91
    5.3.4 活性炭再生性能的研究  91-93
    5.3.5 有机溶剂的回收  93-95
  5.4 本章小结  95-97
第6章 技术经济性分析  97-105
  6.1 夹点分析  97-102
  6.2 技术分析  102-103
  6.3 经济分析  103-104
  6.4 本章小结  104-105
第7章 结论与建议  105-107
致谢  107-108
参考文献  108-111
个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果  111

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用
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