活性炭吸附净化低浓度甲苯气体工艺改进研究

论文摘要

随着清洁生产的推广以及人们环保意识的增强，低浓度、大风量工业废气越来越引起关注；室内低浓度的VOCs(Volatile organic compounds)对人健康的影响也越来越受到重视。活性炭吸附法是处理VOCs的经典工艺，本文采用辅助通入臭氧、金属盐浸渍改性等途径进行活性炭吸附净化低浓度VOCs增强效果的研究，探索上述措施对活性炭吸附净化较低浓度有机物的强化作用。本文选择甲苯作为VOCs代表，进行了新鲜原始活性炭、臭氧改性活性炭和不同的温度焙烧／烘干得到的不同金属盐溶液的浸渍改性活性炭这三种材料对较低浓度甲苯气体，甲苯、臭氧混合气体进行了甲苯吸附穿透试验研究，讨论了臭氧在该体系中的作用；还通过初步尝试进行了气体中增加水雾状况下对吸附效果的影响。试验主要结果如下：试验条件为入口甲苯浓度约33mg／m~3，臭氧浓度约550mg／m~3，气体流速0．68m／s时，与甲苯单独穿透原始活性炭相比，甲苯穿透臭氧改性活性炭和甲苯、臭氧混合气体穿透原始活性炭过程对甲苯的保护作用时间(出口气流中甲苯浓度定为约30mg／m~3，以下同)分别延长了8．9％、22．7％，吸附容量也有一定程度的增加。甲苯穿透臭氧改性活性炭保护作用时间的延长是由于臭氧在穿透活性炭过程中扩大了原始活性炭的比表面积与孔隙率；和臭氧共同穿透原始活性炭甲苯保护作用时间的延长则是对活性炭内部结构的改造与部分甲苯被碳与臭氧反应的中间产物氧化转化两方面共同作用的结果。使用醋酸锰、醋酸铜、硝酸锰、硝酸铜溶液浸渍原始活性炭，在不同温度下焙烧／烘干，得到浸渍改性活性炭，并设置空白活性炭(未经过浸渍的原始活性炭，在相同的温度下焙烧／烘干)作为参照。浸渍改性活性炭对甲苯、臭氧的吸附试验中甲苯入口浓度约为33mg／m~3，臭氧入口浓度约为550mg／m~3，气体流速为0．68m／s。吸附试验结果表明300℃焙烧及烘干条件条件下活性炭的改性情况最好，醋酸盐浸渍活性炭对甲苯的吸附性能优于硝酸盐浸渍活性炭，锰盐浸渍活性炭对臭氧的吸附／去除能力优于铜盐浸渍活性炭。以醋酸锰浸渍后300℃烘干改性活性炭为例，与穿透空白活性炭相比，甲苯单独穿透此改性活性炭、与臭氧共同穿透此改性活性炭过程中对甲苯的保护作用时间分别延长了7．0％、29．0％；甲苯单独穿透臭氧与金属盐联合改性后的活性炭保护作用时间基本不变；引入水雾后混合气体穿透醋酸锰改性活性炭的保护作用时间则减少了14．4％。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 VOCs的主要污染控制技术
• 1.3 吸附及氧化技术在VOCs控制中的应用
• 1.3.1 吸附技术在VOCs污染控制中的应用
• 1.3.2 氧化技术在VOCs污染控制中的应用
• 1.3.3 吸附-氧化联用工艺在VOCs污染控制中的应用
• 1.4 研究的目的及意义
• 第2章 研究内容、技术路线、实验器材以及分析测试方法
• 2.1 研究内容
• 2.2 技术路线
• 2.3 实验器材
• 2.3.1 设备
• 2.3.2 化学品
• 2.4 分析测试方法
• 2.4.1 VOCs浓度的测定
• 2.4.2 臭氧浓度的测定
• 2.4.3 活性炭质量的称量
• 第3章 原始活性炭在添加臭氧时吸附甲苯行为研究
• 3.1 吸附工艺参数的说明
• 3.2 试验装置及步骤
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 试验步骤
• 3.3 试验结果
• 3.4 试验结果分析讨论
• 3.4.1 臭氧在吸附工艺中的作用
• 3.4.2 甲苯在不同条件下穿透曲线
• 3.5 本章小结
• 第4章 浸渍改性活性炭在添加臭氧时吸附甲苯行为研究
• 4.1 实验装置及内容
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验内容
• 4.2 浸渍法改性活性炭制备方法、方案及外观变化
• 4.2.1 改性活性炭的制备
• 4.2.2 浸渍改性活性炭方案
• 4.2.3 浸渍改性后活性炭外观变化
• 4.3 改性后活性炭对甲苯吸附性能的变化
• 4.3.1 实验方法
• 4.3.2 实验结果与讨论
• 4.4 改性后活性炭吸附/去除臭氧性能研究
• 4.4.1 改性活性炭吸附/去除臭氧机理
• 4.4.2 改性活性炭吸附/去除臭氧穿透及消除效率曲线
• 4.5 臭氧化改性活性炭吸附甲苯性能研究
• 4.5.1 实验方法
• 4.5.2 实验结果与讨论
• 4.6 臭氧、甲苯共同穿透改性活性炭研究
• 4.6.1 实验方法及内容
• 4.6.2 实验结果与分析
• 4.7 引入水雾后臭氧、甲苯共同穿透改性活性炭研究
• 4.7.1 实验设想及方案
• 4.7.2 实验结果与讨论
• 4.8 本章小结
• 第5章 结论与不足之处
• 5.1 结论
• 5.2 不足之处
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 各章节图表索引
• 图索引
• 表格索引
• 附录B GC/MS图
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果