活性炭对有机废气中乙酸丁酯及三甲胺吸附性能的研究

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乙酸丁酯是工业中常用的有机溶剂,三甲胺是制备四甲基氢氧化铵的重要原料,二者在使用过程中不可避免会产生有机废气。随着国内外环保要求日趋严格,两种有机废气的处理提上日程。分别对六种常用作有机废气处理的活性炭进行了扫描电镜、N2低温物理吸脱附、Boehm滴定等分析表征,结合乙酸丁酯及三甲胺废气动态吸脱附结果,分别选择了适用于乙酸丁酯废气和三甲胺废气的吸附剂。并对两种活性炭吸附剂分别进行了氧化改性、高温改性和水热改性,研究了改性方法及改性条件对乙酸丁酯和三甲胺废气吸脱附的影响。结果表明,随着氧化剂浓度的升高,活性炭表面含氧基团含量升高,氧化剂浓度过高导致活性炭骨架坍塌;N2氛围中,随着温度的升高,表面含氧基团分解;水热条件下,随着温度升高,羧基和内酯基含量降低,酚羟基含量升高。经240℃水热改性后的活性炭适用于乙酸丁酯废气吸脱附,经5%硝酸改性后的活性炭适用于三甲胺废气吸脱附。对乙酸丁酯废气吸附工艺条件进行了优化,得在温度25℃,入口浓度5.5 mg/L,空塔气速0.2 m/s的条件下,采用干燥的活性炭吸附湿度为0的废气时,饱和吸附量最大,可达32.32%(wt%)。对吸附平衡关系及吸附动力学进行了研究,得Langmuir吸附等温式能更好地描述吸附平衡关系,准一阶和Bangham方程能更好的描述吸附过程的动力学,说明乙酸丁酯吸附过程主要是孔道内的物理吸附过程。对乙酸丁酯脱附回收工艺进行了研究,提出了以热空气为脱附剂的分段脱附再生工艺。在节省能耗的前提下,乙酸丁酯脱附率达99.81%,回收率达89.51%。在最优吸脱附工艺条件下,活性炭可重复使用十次以上。对三甲胺废气吸附工艺条件进行了优化,得在温度25℃,入口浓度8 mg/L,空塔气速0.2 m/s的条件下,采用干燥活性炭进行吸附时,饱和吸附量最大,可达44.51%。并在此条件下研究了三甲胺与苯胺的竞争吸附关系,结果表明,苯胺浓度过高时,三甲胺可置换已吸附的苯胺废气。为保证活性炭对二者均有较理想的吸附,混合废气中三甲胺与苯胺的比例不应超过2:1。
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