活性半焦的制备及其净化甲苯废气的研究

论文摘要

目前，广东省有为数众多的企业在生产过程中排出大量含苯系有机废气，其采用的废气处理方法大多是活性炭吸附法，由于活性炭在使用中受到吸附容量、再生、成本、操作等诸多因素的制约，使企业迫切需要新型的废气处理工艺及方法。而在我国山西、陕西、内蒙、贵州等这些贫油富煤的省份蕴藏着大量的弱粘结性煤，其居民煤气工程多采用直立炉造气，副产大量半焦，这些半焦堆积如山，严重污染环境。因此，从环境与洁净煤技术利用角度考虑，亟待开发利用这些半焦的新思路和新产品。本课题在综述国内外文献的基础上，以我国工业半焦为原料来制备有机废气吸附剂，着眼于改进活性半焦的制备工艺，提高其对有机废气的吸附性能。实验所选原料半焦分别来自于陕西神木和山西大同，采用不同浓度的HNO3、H2O2在不同温度下对原料半焦进行活化，以及负载表面活性剂进行深度活化和改性，共制备出30余种活性半焦。利用固定床反应器进行活性评价，研究了改性温度、空速对有机废气吸附性能的影响；借助物性参数测定与结构表征，研究影响活性半焦吸附有机废气的内在因素；考察了活性半焦制备过程中不同酸洗浓度以及活化工艺参数对所得活性半焦吸附有机废气性能的影响结果。固定床活性评价结果表明：原料半焦是吸附剂吸附性能的决定因素，比表面积和孔容较大、挥发份含量较低的半焦适宜制备有机废气吸附剂。10～20目的大同半焦用30％的硝酸浸泡，在20℃的恒温振荡器中振荡24h，水洗干燥后制备的活性半焦对甲苯的吸附性能较原料半焦有显著的提高。且在空速为2000h-1时对甲苯的吸附性能最佳。实验结果进一步表明：高温浸泡改性的半焦对甲苯的吸附活性改善较好，故对半焦进行高温处理是提高其对甲苯吸附活性必不可少的步骤之一。制备改性半焦吸附剂的最佳实验条件是将10～20目的大同半焦用45％的硝酸在80℃的恒温水浴锅中浸泡24h，再用蒸馏水洗至清洗液的pH值与蒸馏水的pH值基本一致。洗涤完后放入110℃烘箱中干燥至恒重。该条件下制备的半焦吸附剂对甲苯的吸附容量达到50.29g甲苯／100gC。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 甲苯的理化特性
• 1.3 甲苯对人体健康的危害
• 1.4 甲苯的来源及污染现状
• 1.4.1 来自于工业生产
• 1.4.2 来自于装饰材料
• 1.4.3 来自化妆品、清洁剂、消毒剂和防腐剂等日用品
• 1.5 挥发性有机化合物中甲苯的治理方法与现状
• 1.5.1 吸附法
• 1.5.2 吸收（洗涤）法
• 1.5.3 冷凝法
• 1.5.4 膜基吸收法
• 1.5.5 燃烧法
• 1.5.6 光分解法
• 1.5.7 臭氧分解法
• 1.5.8 等离子体分解法
• 1.5.9 生物法
• 1.6 本课题的研究背景、内容及意义
• 第二章 活性半焦文献综述
• 2.1 前言
• 2.2 国内外半焦研究综述
• 2.3 半焦的活化方法
• 2.4 活性半焦在废气治理中的应用
• 2气体'>2.4.1 处理SO₂气体
• x气体'>2.4.2 处理NO_x气体
• 2.4.3 其它气体
• 2.5 本课题研究的目的和任务
• 2.5.1 研究目的
• 2.5.2 研究任务
• 第三章 活性半焦吸附剂的制备
• 3.1 引言
• 3.2 原料半焦的工业分析与元素分析
• 3.2.1 水分测定
• 3.2.2 灰分测定
• 3.2.3 挥发分测定
• 3.2.4 结论与讨论
• 3.3 原料半焦的表面结构表征
• 3.3.1 原料半焦的表面结构表征
• 3.3.2 比表面积和孔容的测定
• 3.4 半焦吸附剂的制备
• 3.4.1 仪器与设备
• 3.4.2 主要活化剂
• 3.4.3 半焦吸附剂粒度的选取
• 3.4.4 活性半焦吸附剂的制备过程
• 3.5 代号说明
• 第四章 实验流程及分析方法
• 4.1 改性半焦处理甲苯废气的实验装置及流程
• 4.1.1 实验装置
• 4.1.2 实验流程
• 4.2 实验材料及装置
• 4.2.1 实验药品
• 4.2.2 实验仪器与设备
• 4.3 实验分析方法
• 4.3.1 方法原理
• 4.3.2 仪器
• 4.3.3 试剂
• 4.4 色谱操作条件
• 4.4.1 流速的选择
• 4.4.2 载气种类的选择
• 4.4.3 柱的选择
• 4.4.4 温度的选择
• 4.5 标准曲线的测定
• 4.5.1 标准溶液配置与色谱进样
• 4.5.2 标样与气相浓度换算
• 4.5.3 标准曲线的绘制
• 4.6 转子流量计校正曲线的绘制
• 第五章 固定床活性评价
• 5.1 实验条件
• 5.2 活性评价指标
• 5.3 吸附实验结果
• 5.3.1 原样
• 5.3.2 负载表面活性剂活化
• 3（摇）改性'>5.3.3 20℃HNO₃（摇）改性
• 3改性'>5.3.4 常温HNO₃改性
• 3改性'>5.3.5 高温HNO₃改性
• 3改性'>5.3.5.1 50℃HNO₃改性
• 3改性'>5.3.5.2 80℃HNO₃改性
• 2改性'>5.3.6 H2O₂改性
• 5.4 空速对改性半焦吸附性能的影响
• 5.5 本章小结
• 结论与建议
• 结论
• 建议
• 参考文献
• 硕士学位在读期间发表的论文
• 致谢