活性炭吸附VOCs及其脱附规律的研究

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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。
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