淀粉质吸附剂选择性分离醇/水共沸物实验研究

论文摘要

低级醇（乙醇、异丙醇、正丙醇等）/水的混合物在常压时存在共沸点,是最典型的共沸系统。本文以乙醇/水溶液为研究对象,用一种新型环保可回收的复合挤压型淀粉质吸附剂——ZSG-1,用恒温吸附蒸馏方法对乙醇/水溶液进行选择性分离,得到99.7wt%以上纯度的乙醇。从实验和理论两方面对分离效果进行了研究。首先,通过筛选,选定玉米和薯粉为基本原料,混合挤压作为处理方法,过程中要加入发泡剂。制备出的ZSG-1是一种中空、富含微孔、尺寸为Φ3×3mm并且能通过313kPa静压实验的吸附剂。该吸附剂对水分子具有很强的吸附作用,对乙醇分子则很弱,当含水乙醇蒸气通过吸附剂后即达到脱水的目的。本实验通过测定该吸附剂的吸附穿透曲线,来衡量其对水的吸附能力。结果显示:在气相吸附过程中,进料浓度、表观气速、床层温度为敏感因素。当三个主要参数都为理想值时,能得到较高的对水吸附量。通过实验测定,89℃时H2O对ZSG-1的传质速率常数为13.6 m3·kg-1·h-1,偏小;吸附容量为51.8 kg·m-3。又因为ZSG-1的动态饱和吸附量为0.1511g（H2O）/g,已经接近3A分子筛。根据反气相色谱实验的数据,计算可知:水在ZSG-1上的净保留时间远大于乙醇;水在ZSG-1上的吸附热?Habs=3.16×104J·mol-1。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.1.1 共沸现象及其成因
• 1.1.2 醇/水共沸溶液分离研究
• 1.2 气相法分离醇/水混合物的研究现状
• 1.2.1 化学反应手段
• 1.2.2 特殊精馏
• 1.2.3 膜分离法
• 1.2.4 超临界萃取法
• 1.2.5 吸附分离法
• 1.3 液相法分离醇/水混合物的研究现状
• 1.4 课题研究的背景及意义
• 1.5 本论文主要工作
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 淀粉质吸附剂的制备
• 2.2.1 天然原料预处理
• 2.2.2 淀粉质吸附剂的制备
• 2.3 生物质吸附剂性能测定
• 2.3.1 气相色谱法检测乙醇浓度
• 2.3.2 蠕动泵流量校正
• 2.3.3 吸附剂选择性分离醇/水试验步骤
• 2.3.4 ZSG-1 动态吸附量的测定
• 2.3.5 反气相色谱法测定ZSG-1 吸附热
• 2.4 本章小结
• 第三章 选择性吸附乙醇/水结果与讨论
• 3.1 天然材料对乙醇/水吸附选择性考察结果
• 3.2 高吸附量吸附剂开发
• 3.2.1 间接加热法吸附剂吸附选择性考察结果
• 3.2.2 挤压法吸附剂吸附选择性考察结果
• 3.3 各种吸附剂上的乙醇收率
• 3.4 ZSG-1 对异丙醇/水、正丙醇/水的选择吸附性
• 3.5 本章小结
• 第四章 ZSG-1 最佳选择性吸附分离工艺条件选取
• 4.1 夹套温度
• 4.2 进料气速（蒸汽停留时间）
• 4.3 进料浓度
• 4.4 能耗估算
• 4.5 本章小结
• 第五章 ZSG-1 传质动力学及热力学实验分析
• 5.1 吸附容量及吸附速度常数的测定
• 5.1.1 模型建立
• 5.1.2 数据处理
• 5.2 ZSG-1 动态吸附量的测定与讨论
• 5.3 反相色谱法测定ZSG-1 对水的吸附热及讨论
• 5.3.1 硅烷化玻璃微珠对吸附的影响
• 5.3.2 乙醇/水在ZSG-1 吸附剂上的净保留时间
• 5.3.3 水在ZSG-1 上的吸附热
• 5.4 本章小结
• 结论与建议
• 参考文献
• 致谢