【摘 要】
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氧化铝是铝电解的基本原料,同时也是铝电解系列干法净化系统的烟气吸附剂,其吸附性能的好坏直接影响到烟气处理效果。在环保要求日益严格的当代,氧化铝的吸附性能显得十分重要。本课题选用了两种碱法氧化铝和一种酸法氧化铝作为吸附剂,在不同温度下进行了水蒸气吸附实验,采用吸附模型和动力学方程对数据拟合,得出了氧化铝吸附水蒸气的规律;设计并搭建了一套实验室自制氟化氢气体吸附实验装置,采用该装置进行了两种氧化铝在2
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氧化铝是铝电解的基本原料,同时也是铝电解系列干法净化系统的烟气吸附剂,其吸附性能的好坏直接影响到烟气处理效果。在环保要求日益严格的当代,氧化铝的吸附性能显得十分重要。本课题选用了两种碱法氧化铝和一种酸法氧化铝作为吸附剂,在不同温度下进行了水蒸气吸附实验,采用吸附模型和动力学方程对数据拟合,得出了氧化铝吸附水蒸气的规律;设计并搭建了一套实验室自制氟化氢气体吸附实验装置,采用该装置进行了两种氧化铝在25-180℃条件下的HF气体吸附实验,对二者的吸附量进行了对比分析。从三种氧化铝的比表面积、粒度分布、孔径分布等参数表征结果发现,两种碱法氧化铝的形貌、参数较为接近,为多颗粒聚集的层状结构;酸法氧化铝的比表面积更大,粒度分布范围更宽,颗粒较粗,总孔容积也更高,其单个颗粒表面为不规则的鳞片状。这是由于其生产过程不同而体现出的差异。采用静态吸附法进行了水蒸气吸附实验,得到了水蒸气的等温吸脱附曲线并计算了每个温度下的饱和吸附量,其中酸法氧化铝的吸附能力更强。三种氧化铝对水蒸气的吸附均符合IUPAC分类的第V类曲线,吸附为多分子层吸附,吸附过程中发生毛细凝聚现象。通过滞留回环的形状得出氧化铝内部为狭长裂口型的孔状结构。BET模型的拟合结果证明了氧化铝对水蒸气的吸附是多分子层吸附的物理吸附,其吸附量与比表面积的大小呈正相关,与氧化铝的孔径分布也有密切的关系。准二级动力学方程的拟合结果证明氧化铝对水蒸气的吸附受氧化铝表面饱和位点数目的控制,提升水蒸气的分压时,氧化铝表面有更多的结合位点参与到吸附过程中。新结合位点吸附水分子的过程比多分子层吸附更慢。碱法氧化铝的载氟量在2.01-3.14gHF/100gAl2O3之间,载氟量随温度升高而增加,在95℃时最高;但在120-140℃时,载氟量较低;酸法氧化铝的载氟量在2.13-3.46gHF/100gAl2O3之间,80℃和160℃时载氟量最高,120℃时最低;温度升高载氟量均高于常温值,升温有利于酸法氧化铝对HF气体的吸附。两种氧化铝的吸附效率均随时间的增加而降低,在实验条件下,其最终吸附效率为新鲜氧化铝吸附效率值的50%左右。在碱法氧化铝能满足实际吸附要求的背景下,该酸法氧化铝的吸附能力也达到实际应用标准。
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