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不同再生工艺对活性炭吸附性能的影响分析

作者:天旭活性炭 时间:2014-10-27 来源:本站原创
摘要:目前,活性炭吸附剂再生工艺的研究及优化已成为研究重点之一。

       吸附法油气回收技术由于工艺简便、操作简单、安全得到了广泛的应用。吸附剂的吸附-解吸性能对油气回收成套设备的技术经济指标起到了决定性的作用。

       目前,活性炭吸附剂再生工艺的研究及优化已成为研究重点之一。微波再生技术是一种新兴的加热解吸方法,具有即时性、选择性、整体性和高效发热特性等优点,并广泛应用于催化化学、材料加工、污染控制等领域。



       其中,在污染控制领域,特别是在含油废水的处理、石油污染土壤的修复、油气吸附剂的再生等方面取得了较大的发展或日益得到重视,显示出了巨大的应用潜力和良好的发展前景。

       但目前这一技术主要还处于实验室研究阶段。为此,采用微波及真空集成再生工艺,与加热真空和加热再生工艺对活性炭进行再生研究,得出活性炭结构变化参数,并与加热及加热真空再生工艺进行对比讨论。
 

       实验方法及工艺流程

       每次解吸活性炭前,将活性炭静态吸附93 号汽油油气至饱和,再将该活性炭放在玻璃容器中,塞上木塞,在真空及微波加热环境下解吸再生。微波和真空再生实验装置如图1 所示。实验中,U 型管水银压差计是用来校对真空泵的表盘示数。




为了防止富活性炭在微波加热再生过程中发生危险,实验时,先开真空泵,后开微波炉。
 

       一般来讲,比表面积越大,微孔越丰富,其吸附量也就越大。多次吸附-再生后,活性炭的吸附量都有所降低。

        5 次再生后,活性炭的总孔容减小,平均孔径增大,而比表面积都有所减小,可知再生后的活性炭,可能其孔隙中的吸附质未完全解吸出,造成孔隙的堵塞,从而使再次吸附量有所降低;

       也有可能是再生工艺对活性炭的孔结构造成破坏,使活性炭吸附量降低。微波加热不同于一般的常规加热,常规加热是由外部的热源通过热辐射由表及里的传导式加热,微波加热则是物质在电磁场中由介质损耗引起的内加热,它不仅速度快,而且没有温度梯度和热应力,没有滞后效应。

       它将微波电磁能转变为热能,其能量是通过空间或媒质以电磁波的形式来传递的,显然这种能量的转换效率要高于热传导。

       由于加热真空再生和加热再生的解吸时间长,均为5h,而微波真空解吸时间为10 min,从结果上,发现3种解吸率相差不大,但微波真空解吸率也均高于加热真空和加热再生。然而从能耗和效率上看,微波真空再生更具优势。
 

       吸附剂的再生率在多次再生后有所提高的原因是:

       (1) 吸附剂再生不彻底,存在再生残留量,这些残留量滞留在吸附剂的一部分微孔中,不易再生出来,表现为图中首次再生率均不高;

       (2) 余下的孔隙都是适合油气分子吸附的,也就是孔直径与油气分子的直径相匹配,这样有利于油气分子进出。

       不同再生方法对活性炭孔容分布的影响都主要存在于微孔段,发现5次再生后,活性炭的总孔容减小,平均孔径有所增大,说明解吸使活性炭不同孔径的孔都发生变化,从而使总孔容下降,孔径分布向中孔稍有移动。

       微波真空再生后的活性炭总孔容和平均孔径的变化都比加热真空再生后的活性炭的要小,这可以很好的解释微波真空再生后的活性炭的吸附量大于加热真空再生后的活性炭。由于传统加热和微波加热的加热方式的不同,对活性炭的孔结构的破坏程度也应有所不同。

       从数据可以看出,多次再生后,活性炭的总孔容出现了较大变化,结果表明,微波及真空再生工艺后,活性炭的总孔容变化较小,加热真空再生其次,加热再生后的活性炭的总孔容变化最大。

       由于吸附与解吸效果均与微孔结构直接有关,故观察多次再生后微孔变化,对评价再生工艺的好坏具有非常重要的指导意义。
 

       结论

       微波真空再生与加热真空再生、加热再生对活性炭表面结构均有破坏,总孔容和比表面积减小,其中,微波真空再生对活性炭结构破坏最小,加热再生对活性炭的便面结构破坏最大。

       由于微波独特的加热方式,使微波真空再生工艺在效率及能耗上,明显优于加热真空和加热再生工艺;

       同时,微波真空再生过程中,也对活性炭存在着一定量的活化扩孔作用,致使活性炭再次吸附量要大于加热真空再生和加热再生工艺,适合多次再生。


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