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活性炭纤维对气体中乙醇吸附性能的研究
作者:管理员    发布于:2016-10-31 10:20:37    文字:【】【】【

  0前言活性炭纤维是继粉末状、粒状活性炭之后发展起来的一种新的吸附材料,同以往的活性炭相比,它具有吸附容量大,吸附、脱附速度快,使用方式多样等特点,用活性炭纤维吸附处理挥发性有机废气特别是苯和甲苯已有不少报道。目前,在一些涂装生产中采用大量乙醇作溶剂,其中约70左右的溶剂在流平阶段挥发通过抽风系统排出,30左右的溶剂在涂层固化阶段前期,通过固化设备的排气系统排出,排出的乙醇废气未经妥善处理即排入大气,导致大量乙醇溶剂后都散发到作业环境和大气中去,不但浪费资源,而且给工人的健康和大气环境造成危害。关于有机废气的治理常见许多报道,尤以吸附法处理受到各方面的重视,但有关乙醇吸附的研究和应用的报道鲜为少见。本文选择活性炭纤维作为吸附剂,吸附气体中乙醇采用小型。

  试验流程。氮气钢瓶2转子流量计3.液体乙醇4.缓冲瓶5吸附柱6恒温水1.3吸附剂吸附量的测定气体中乙醇浓度稳定后,将气体通入内装活性炭纤维的吸附柱,定时测量在柱内被吸附的乙醇的质量,按2计算吸附剂的吸附量,并绘制吸附曲线。

  W―在吸附柱内吸附的乙醇的质量;D―吸附剂的用量。

  2结果与讨论2.1气体流量对吸附量的影响120C恒温烘干的活性炭纤维,调节不同的气体流量,以高纯氮气为载气使乙醇饱和蒸气通过吸附柱,气体流量对ACF吸附乙醇平衡吸附量的影响见。

  气体流量对ACF吸附乙醇吸附量的影响乙醇的吸附量呈逐渐上升趋势,大吸附量为455mg/g,气体流量为0.751/min和1.0l/min时,大吸附量约500mg/g,吸附在20min即可达到平衡,因为气体流量大,单位时间内进入吸附柱的乙醇越多,ACF饱和越快。故此应选取Q=0.751/min为试验流量。

  2.2活性炭纤维用量对吸附量的影响分别称取1g,2g和3g干燥恒重活性炭纤维均匀装填在吸附柱中,在上述选取流量下使乙醇饱和蒸气通过吸附柱,试验结果见。

  由可知,当活性炭纤维为1g时,随着吸附时间的延长,曲线逐渐上升至时间为10min时,吸附量大为728mg/g随后急速下降,表明此时吸附快,脱附也快。活性炭纤维用量为2g时,随着时间的延长,吸附量逐渐增大,10min后曲线基本保持水平,表明这时已达到吸附平衡,随后时间继续保持此吸附量且有所增加,当活性炭纤维用量为3g时,吸附量也逐渐上升,但是大吸附量较活性炭纤维用量为2g时低,从节约吸附剂及吸附效果看,活性炭纤维用量为2g时是佳选择。

  吸附时间对吸附量的影响由可看出,在吸附的开始阶段曲线一直在上升,在20分钟内达到平衡,而且吸附量已经达到大饱和,这表明ACF对乙醇蒸气具有良好的吸附性能,随着时间的延长,吸附量逐渐下降,因此应控制吸附的时间。

  2.4入口气体中乙醇温度对吸附量的影响为研究吸附温度对吸附量的影响,以恒温、恒压的氮气作载气通过内装乙醇液体的三角锥形瓶,在15°C,30 45C恒温下在相同操作方式下进入内充2g活性炭纤维的吸附柱,定时测量被乙醇吸附的乙醇的质量,计算吸附剂的吸附量,绘制吸附曲线如所示。

  从明显可知,随着温度的升高,吸附量在下降,可见温度对吸附的影响较大,乙醇在ACF上的吸附可被认为是物理吸附,吸附剂的吸附容量随着温度的增加而降低。因此必须对温度进行控制,吸附操作时宜在常温进行吸附。根据吸附理论,吸附过程是放热过程,温度低有利于吸附的进行,因此选择在常温下吸附,既可减少能耗,又能达到良好的吸附效果。

  气体温度对吸附量的影响2.5活性炭纤维再生性能测定评价一种吸附剂性能好坏,其中一个因素是其再生性能。将使用过的活性炭纤维用热空气脱附后再用于吸附,结果见表1.表1活性炭纤维再生性能测定大吸附量八mg/g)397从表1可见,活性炭纤维吸附乙醇的能力随着其吸附、解吸次数的增多而降低,但降低的程度并不明显,多次吸附脱附后吸附量下降的原因与是否完全脱附上一次吸附乙醇有关,佳脱附方法有待于进一步研究。因此活性炭纤维是一种可以反复循环使用的吸附剂,这在工业应用中具有十分明显的经济效益和环保效益。

  3结论本文探讨了活性炭纤维对乙醇吸附的影响因素,实验结果表明ACF对乙醇的有一定的吸附能力,气体温度,气体流速,吸附时间对吸附过程均有影响,特别是温度的影响大,随着温度的升高,活性炭纤维对乙醇的吸附量明显下降,为此在工业应用时应控制入口气体温度,同时应掌握好佳吸附时间,达到饱和后即进行解吸。活性炭纤维经再生后可重复使用,用于工业乙醇废气的回收具有十分明显的经济效益和环保效益。

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