活性炭吸附消除PMMA裂解工艺废气的研究

论文摘要

本文从解决浙江某镇废旧有机玻璃回收再生行业的含挥发性有机化合物废气排放问题出发，选择活性炭吸附消除技术进行研究，通过研究选择了一种颗粒活性炭作为吸附剂，并确定了最佳的吸附工艺操作条件。在此基础上，对活性炭吸附过程中挥发性酯类竞争吸附现象进行了初步的研究和探讨。首先，论文通过筛选确定颗粒活性炭为吸附剂，并系统地考察了进气浓度、质量空速、床层温度以及相对湿度的变化对其吸附纯组分甲基丙烯酸甲酯性能的影响，同时对活性炭重复再生性能进行考察。结果表明，活性炭对甲基丙烯酸甲酯吸附性能较好，干气条件下，进气浓度为1000mg/m~3时，活性炭饱和吸附量为0.234g/g，进气浓度小于1000mg/m~3时，吸附量下降明显；湿度对活性炭吸附能力有一定影响，相对湿度为50%时，活性炭对甲基丙烯酸甲酯吸附量保持在80%以上，增加进气浓度有利于活性炭吸附湿气中的甲基丙烯酸甲酯。由于活性炭吸附甲基丙烯酸甲酯为放热过程，0℃时吸附效果较好，升高温度不利于吸附过程的进行。根据实验确定，该活性炭的最佳工艺操作条件为：进气浓度1000mg/m~3、空速30000mL/(h2g)、作业温度为30℃。经多次重复再生考察，活性炭吸附效果未见明显下降，表明其再生性能良好。接下来,本文对甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、丙烯酸甲酯在活性炭及改性活性炭上的竞争吸附行为进行了考察。结果显示,活性炭上选择性吸附规律与有机物熔沸点和极性以及活性炭表面基团相关。有机物熔点越低、沸点越高,非极性趋势越强,越容易在竞争吸附中被活性炭吸附。上述有机物吸附能力强弱依次为:甲基丙烯酸甲酯>丙烯酸甲酯>乙酸乙酯>甲酸甲酯。改性处理后的活性炭表面官能团发生变化,酸改性处理后活性炭表面碱性基团减少,可提高活性炭对酯类化合物竞争吸附中强吸附质的选择性,碱改性处理后结果与酸改性处理相反。根据上述情况,设计多段吸附工艺,为处理实际工艺废气提供帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 有机玻璃裂解工艺废气的处理
• 1.1.1 有机玻璃
• 1.1.2 废有机玻璃再生回收工艺
• 1.1.3 废有机玻璃再生回收工艺废气的产生
• 1.2 VOCs 处理技术
• 1.2.1 VOCs 处理技术简介
• 1.2.2 吸附技术
• 1.3 VOCs 吸附剂
• 1.3.1 无机吸附剂
• 1.3.2 有机吸附剂
• 1.4 活性炭在吸附分离中的应用
• 1.4.1 活性炭及活性炭吸附
• 1.4.2 吸附平衡的预测
• 1.4.3 吸附过程的影响因素
• 1.4.4 活性炭吸附MMA 的调研
• 1.5 活性炭改性
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要实验药品及仪器设备
• 2.1.1 主要实验药品
• 2.1.2 主要实验仪器设备
• 2.2 活性炭吸附性能评价实验
• 2.2.1 评价装置
• 2.2.2 吸附实验步骤
• 2.2.3 评价条件
• 2.2.4 分析计算方法
• 2.3 改性活性炭制备
• 2.3.1 实验装置图
• 2.3.2 酸处理改性
• 2.3.3 碱处理改性
• 2.4 反相气相色谱法实验
• 2.5 表征分析
• 2.5.1 BET 测试
• 2.5.2 IR 测试
• 2.5.3 Boehm 滴定活性炭表面酸碱基团
• 第三章 活性炭上甲基丙烯酸甲酯吸附性能的对比研究
• 3.1 活性炭与分子筛吸附性能对比
• 3.1.1 活性炭与分子筛吸附性能的对比
• 3.1.2 不同炭材料吸附性能的对比
• 3.2 分子筛和AC 的BET 表征结果分析
• 3.3 活性炭吸附甲基丙烯酸甲酯工艺条件的考察
• 3.3.1 浓度对吸附性能的影响
• 3.3.2 空速对吸附性能的影响
• 3.3.3 温度对吸附性能的影响
• 3.3.4 湿度对吸附性能的影响
• 3.3.5 再生能力考察
• 3.4 本章小结
• 第四章 活性炭上的竞争吸附的研究
• 4.1 活性炭的表征
• 4.1.1 Boehm 滴定测定活性炭表面官能团
• 4.1.2 FTIR 测定活性炭表面官能团
• 4.1.3 XRD 分析结果
• 4.2 活性炭的竞争吸附性能研究
• 4.2.1 不同酯类对活性炭上竞争吸附性能的影响
• 4.2.2 孔径分布对活性炭上竞争吸附性能的影响
• 4.2.3 工艺条件对活性炭上竞争吸附性能的影响
• 4.3 改性活性炭的竞争吸附性能研究
• 4.3.1 酯类化合物在酸改性活性炭竞争吸附性能研究
• 4.3.2 酯类化合物在碱改性活性炭竞争吸附性能研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文