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《广东工业大学》 2011年
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VOCs在活性半焦上的吸附行为研究

李梁君  
【摘要】:气固吸附在工业生产和废气处理中有广泛应用。在气固吸附领域中研究得最多的当数活性炭,对于半焦的研究相对较少。半焦是煤在温度600~700℃范围热解的产物。与焦炭相比,半焦未热解完全,具有发达的微孔结构,对有机气体有一定的吸附能力,但原始的半焦对污染气体的吸附能力有限,需要对其进行物理的、化学的改性以提高其吸附性能,这个过程称之为半焦的活化。 对于气固吸附的应用来说,吸附的对象(吸附质)通常不会是单纯组分,而是混合气体,在吸附过程的设计中涉及到各组分的平衡吸附量和总的平衡吸附量,如果在每次设计之前都进行实验具体测定就显得工作繁复,于是寻求一种理论的多组分吸附预测方法便应运而生。本工作就是利用活性半焦吸附由正己烷,甲苯和二甲苯组成的双组分体系和三组分体系,运用三种气体吸附预测模型,分别是纯组分等温线扩展的代表—Extended-Langmuir模型,经典热力学模型的代表—IAST模型和吸附势理论的代表—Dubinin-Radushkevich模型,比较预测值与实验值的偏差,得到活性半焦吸附有机废气的动力学数据,以研究有机废气在活性半焦上的吸附行为。 实验结果表明:1、当正己烷、甲苯和二甲苯,吸附组分多于一个时,吸附曲线发生明显变化,原因是组分之间吸附能力的差异导致在吸附剂活性点位上发生竞争吸附,出口浓度会发生跃升,跃升幅度与组分的极性强弱和进气浓度大小有关,极性越弱,跃升幅度越大。同时进气浓度越大,跃升幅度越小。而且发现,当组分浓度超过优势浓度后跃升程度明显降低甚至跃升现象消失。2、三个模型对于混合气体的吸附总量的预测较准确,最小ARE(平均相对偏差)为5.12%,出现在E-L模型预测正烷—甲苯双组分体系中;最大ARE为15.23%,出现在D-R模型对三组分气体c组实验时。其中,无论对双组分还是三组分的气体吸附体系,E-L模型的预测结果整体最好,而IAST与D-R模型预测的结果偏差较大。从偏差分析的数据中可以看到,对于组分的平衡吸附量预测偏差有随着组分浓度升高而降低的趋势。
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