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《昆明理工大学》 2007年
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载苯活性炭微波辐照再生方法的研究

李惠民  
【摘要】: 活性炭具有高度发达的孔隙结构和极大的比表面积,对分子具有极强的吸附能力,是一种优良的吸附剂。到20世纪70年代,颗粒状活性炭处理工业废水工艺开始得到应用,此后,无论是在技术上,还是在应用范围及处理规模上,活性炭吸附法处理工业废气工艺都取得了很大发展。与此同时,活性炭的消耗量也迅速增加。由此在活性炭的应用过程中产生的大量废炭如不进行再生处理并回收利用,不仅会造成资源的浪费,还会对环境造成二次污染。 由于微波加热具有即时性、穿透能力强以及加热均匀等特点,国内外学者已将微波加热技术应用于活性炭再生工艺并就此展开了大量研究。 本文以载苯活性炭为研究对象,以微波辐照为再生手段,考察微波再生对活性炭性能的影响和微波辐照再生效果,评价微波再生工艺的优劣,探讨微波辐照再生机理。 活性炭的升温行为和损耗率实验结果表明:活性炭在微波场中升温速率很快,且能达到很高的温度(1080℃);活性炭在微波场中的升温受微波功率、活性炭量等因素的影响,微波功率与活性炭量越大,体系升温越快,能达到的温度就越高;微波功率、活性炭量、辐照时间、载气流量对活性炭损耗均有影响。在本实验条件下,活性炭的损耗率<5%。 对再生前后的活性炭吸附性能实验表明:与新鲜活性炭的吸附容量相比,微波功率为385W再生的活性炭的吸附容量略有下降(约为5%),但是变化趋势不大。一次再生后活性炭吸附容量相当于新鲜活性炭吸附容量的95%左右;新鲜活性炭和385W再生炭对苯的吸附特征均符合弗仑德里希(Freundlich)方程;微波辐照对活性炭的吸附速度有一定的影响,但是影响并不明显;在微波辐照后,活性炭的吸附特征未有明显的改变。 苯的脱附率实验结果表明:载苯活性炭微波辐照再生过程温度很高、升温快,而且再生效果良好,在一定的条件下,4min可以使苯的脱附率达到94%以上;辐照时间、微波功率、活性炭量对饱和活性炭中苯的脱附率的影响都比较明显,辐照时间、微波功率、活性炭量的越大,苯的脱附率越高;在本实验条件下,载气流量对苯的脱附率的影响不明显。活性炭量、载气流量、辐照时间、微波功率4个因素对苯脱附率影响的重要性排序为:辐照时间、微波功率、活性炭量、载气流量。以脱附率为衡量指标,正交实验得出的本研究的最佳再生实验条件为:活性炭量3g、载气流量0.9L/min、辐照时间240s、微波功率539W。 对于矿物类非极性物质的微波加热机理,自由电荷运动损耗和不均匀界面损耗是主要的;微波在物质中的传播规律服从微分形式的Maxwell方程和物质特性方程。活性炭能强烈吸收微波与活性炭的结构和化学组成有关,活性炭吸收微波主要是因为空间电荷极化的作用,载苯活性炭的微波再生可用“容器加热理论”来解释。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X701

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【参考文献】
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