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本文阐述了VOC对人类的危害、来源以及国内外主要的治理方法。综述了活性炭纤维的发展概况以及活性炭纤维吸附法处理VOC的发展概况、反应机理、影响因素及等温吸附模型。在此基础上,进行了活性炭纤维对气相甲苯的吸、脱附性能的研究。
实验用反应器为自制的活性炭纤维吸、脱附装置,处理对象为气相甲苯,采用液相鼓泡法配置,吸附剂为粘胶基活性炭纤维。
主要研究内容和结果如下:
1.以粘胶基活性炭纤维为吸附剂,自制了一套集吸、脱附反应为一体的实验装置,主要由配气系统、吸脱附系统、回收系统和检测分析系统组成。
2.考察了影响吸附过程的因素,如气体体积流率、气体进口浓度、温度、填充高度及填充密度等因素。
3.以影响活性炭纤维吸附甲苯的三个影响因素——气体体积流率、气体浓度、填充高度为参考对象,进行L<,9>(3<3>)的正交优化。结果表明,在设计实验范围内对活性炭纤维吸附甲苯的影响的显著性先后顺序为:气体体积流率>填充高度>气体浓度。筛选出的本实验装置的最佳操作参数为:室温13℃、活性炭纤维用量1.5g、甲苯气体体积流率O.8m<3>·h<-1>。进口平均浓度89.693mg·m<-3>。在此条件下,吸附效果最好,在4.3小时内出口浓度都在60mg·m<-3>内。
4.在甲苯的进口浓度c<,i>为700mg·m<-3>、气体体积流率ν为0.3m<3>·h<-1>、堆积密度p<,b>为2lkg·m<-3>的条件下,分别测得在吸附层长度为5cm、10cm、15cm、20cm的情况下穿透曲线。通过计算得出吸附容量为183.264(mg甲苯/gACF),传质区长度为8.25cm。
5.将活性炭纤维的吸附等温线与Freundlich、DR吸附等温方程相拟合,拟合效果均较理想。
6.研究了水蒸汽法和热空气法对吸附饱和的活性炭纤维进行脱附的效果及其影响因素。结果表明,水蒸汽法和热空气法脱附的效果都比较理想,温度、气体体积流率以及吸附过程的条件都是脱附过程的影响因素。