【摘要】：本文選用三種煤基活性炭為吸附劑,甲苯、丁酮作為吸附質(zhì),進(jìn)行單組分固定床吸附實驗,研究了活性炭物性和吸附工藝參數(shù)對吸附行為的影響。同時進(jìn)行了三種活性炭對甲苯、丁酮的循環(huán)吸脫附實驗,研究了活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)對甲苯、丁酮循環(huán)吸脫附的影響。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1.進(jìn)行三種活性炭(AC-1、AC-2、AC-3)對甲苯、丁酮的固定床吸附實驗,探討了活性炭孔隙結(jié)構(gòu)對吸附的影響。結(jié)果表明:活性炭對甲苯、丁酮的吸附存在有效吸附孔容,比表面積、總孔容、微孔孔容不是決定活性炭吸附性能的關(guān)鍵因素;隨進(jìn)氣濃度升高,活性炭中發(fā)生有效吸附的孔徑范圍隨之增大,甲苯濃度低于1000 mg/m~3時,0.7nm,1.4 nm的微孔發(fā)揮主要的吸附作用,高于2000 mg/m~3時活性炭中0.7~2.8 nm的孔隙結(jié)構(gòu)對甲苯吸附起主要作用;丁酮濃度1500 mg/m~3以下時,0.65 nm的孔容是丁酮吸附的有效孔容;高于1500 mg/m~3時,1.3 nm的孔容起關(guān)鍵作用。吸附質(zhì)在活性炭不同孔徑中發(fā)生毛細(xì)凝聚的飽和蒸氣壓不同,在實驗濃度范圍內(nèi),甲苯、丁酮的最大吸附凝聚孔徑分別為2.4 nm、1.8 nm。2.隨進(jìn)氣濃度的升高,活性炭吸附甲苯、丁酮的穿透時間明顯縮短,傳質(zhì)區(qū)長度逐漸增長,床層利用率先降低后增加再降低,這與活性炭的有效吸附孔容有關(guān);活性炭吸附甲苯、丁酮的穿透時間與進(jìn)氣濃度的關(guān)系,符合方程Lnt_b=ALnc_0+B。3.研究了溫度、空速、活性炭粒徑對吸附性能的影響。結(jié)果表明:隨溫度升高,三種活性炭對甲苯、丁酮的吸附性能降低,床層壓降變化不大;AC-2受溫度的影響較小,高于35℃時AC-2吸附性能表現(xiàn)優(yōu)異。隨空速的增加,活性炭吸附甲苯、丁酮的穿透時間、穿透吸附量和床層利用率降低,床層壓降和傳質(zhì)區(qū)高度增加,但是飽和吸附量基本不變;AC-2受空速影響最大,與丁酮相比,甲苯受空速影響較小;同一空速下,床層利用率與吸附質(zhì)、活性炭的物性有一定的關(guān)系。1~2 mm粒徑的活性炭對甲苯、丁酮吸附性能最好,傳質(zhì)區(qū)高度最小,床層利用率最高。利用SPSS軟件對甲苯、丁酮的飽和吸附量與進(jìn)氣濃度、吸附溫度、有效吸附孔容的數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析,得出預(yù)測模型。4.考察了吸附時間、進(jìn)口濃度、吸附溫度和空速對甲苯、丁酮吸附動力學(xué)的影響,并用準(zhǔn)一級、準(zhǔn)二級、Bangham 3種動力學(xué)模型對活性炭在不同溫度和空速條件下的吸附行為進(jìn)行了動力學(xué)擬合。結(jié)果表明Bangham動力學(xué)模型擬合度R~2都大于0.99;三種動力學(xué)模型與AC-1、AC-2、AC-3的孔隙結(jié)構(gòu)特性沒有明顯的關(guān)系,在本實驗中的適用性為Bangham動力學(xué)準(zhǔn)一級動力學(xué)準(zhǔn)二級動力學(xué)。5.將三種活性炭進(jìn)行不同溫度下循環(huán)真空解吸實驗,研究了活性炭孔隙結(jié)構(gòu)對解吸的影響。結(jié)果表明:隨脫附溫度升高,活性炭對甲苯、丁酮的脫附率提高,循環(huán)吸附量增加,穿透時間延長,再生炭與新炭的接近程度提高。同一溫度下丁酮的脫附率要比甲苯高,脫附溫度90℃時丁酮脫附率可達(dá)99%。三種活性炭在相同溫度下脫附率的大小順序為AC-2AC-3AC-1,0.7~2.8 nm的孔隙結(jié)構(gòu)對甲苯脫附有一定的積極作用;0.65~2.60 nm的孔隙結(jié)構(gòu)對丁酮的有效脫附起積極作用。在循環(huán)吸脫附過程中,脫附過程可以完全脫附吸附質(zhì)并且不會影響活性炭的孔隙結(jié)構(gòu),每次循環(huán)飽和吸附量以及穿透時間基本相同;相同脫附溫度下AC-2和AC-3對甲苯的循環(huán)吸附量高于AC-1,丁酮的循環(huán)吸附量大小順序為AC-1AC-3AC-2。該論文有圖38幅,表37個,參考文獻(xiàn)87篇。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ424.1;TQ028.15
【圖文】：

將活性炭對甲苯的吸附量 y甲苯與進(jìn)氣濃度 x1、吸附溫度 x2、有效吸附孔容 x3元線性回歸分析，數(shù)據(jù)見下表 4-10 和 4-11；圖 4-7 為預(yù)測模型的殘差 P-P 圖以及。表 4-10 多元線性回歸擬合模型的R2Table4-10R2of multivariate linear regression fitting model模型 R R2調(diào)整后 R2F 顯著性1 0.947 0.896 0.888 106.33 3.0344E-1表 4-11 模型概述Table4-11 Overviewof the model變量未標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)BetaF 顯著性共線性統(tǒng)計B 標(biāo)準(zhǔn)誤差 容差 Va 274.788 13.535 / 20.301 0 / /x10.019 0.003 0.676 7.108 0 0.311 3.2x2-2.493 13.535 -0.344 -6.369 0 0.965 1.0x363.561 35.308 0.170 1.800 0.080 0.316 3.1

R2>0.88。此多元線性模型可以表示為：y甲苯=274.788+0.019x1-2.493x2+63.561x3利用上述方法對丁酮吸附量 y丁酮與三種因素進(jìn)行多元回歸分析，參數(shù)如表 4-12 4-13 所示，圖 4-8 為預(yù)測模型的殘差 P-P 圖以及散點圖。表 4-12 多元線性回歸擬合模型的R2Table4-12R2of multivariate linear regression fitting model模型 R R2調(diào)整后 R2F 顯著性1 0.895 0.801 0.784 47.077 2.2528E-12表 4-13 模型概述Table4-13Overview of themodel變量未標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)BetaF 顯著性共線性統(tǒng)計B 標(biāo)準(zhǔn)誤差 容差 VIFa 122.799 20.786 / 5.908 0 / /x10.012 0.005 0.344 2.303 0.027 0.254 3.935x2-1.739 0.555 -0.244 -3.134 0.003 0.939 1.065x3254.997 78.510 0.491 3.248 0.003 0.248 4.032

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2767462