济南活性炭(乙酸乙酯有机废气的活性炭纤维动态吸附回收分析)

Posted 2023-05-31

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济南活性炭(乙酸乙酯有机废气的活性炭纤维动态吸附回收分析)

乙酸乙酯是医药化工领域常用的一种挥发性有机溶剂，无色透明，有水果香味。对眼、鼻、咽喉具有刺激作用，吸入过多时，会造成神经麻痹、呼吸困难，严重时，甚至会影响人的生殖能力，促使细胞发生癌变，因此，加强对乙酸乙酯有机废气的回收，是保护环境、保障人体健康的有效途径。活性炭纤维吸附技术可以回收废气中大多数有机溶剂，具有经济效益高，又能达到净化环境的目的，因此，其深受广大生产企业的喜爱，市场前景十分宽广。本研究采用实验法对乙酸乙酯有机废气的活性炭纤维动态吸附回收进行了深入的分析。其分析结果为回收设备的制造提供了可实的依据。

一、实验部分

1.试剂和仪器

活性碳纤维吸附器（比表面积 1400m2/g，孔容 0. 612mL/g，平均孔径13. 5 ，40℃下乙酸乙酯饱和蒸汽静态吸附率56%），

乙酸乙酯（CR，广州市中业化工有限公司供应），

气相色谱仪（GC-7800，济南兰光机电技术有限公司供应）。

2.乙酸乙酯的吸附与脱附

首先对活性炭纤维的表面进行处理，即在石英吸附管中装入0. 07g 活性纤维，将其置于 300℃（或 500℃)下，氮气或空气气氛中处理1h。然后将处理过的活性炭纤维自然冷却至20-25℃，并在该温度下开始进行吸附实验。通过改变乙酸乙酯混合气及高纯氮气的浓度可实现对入口处乙酸乙酯体积含量的控制，准确的体积含量用气相色谱仪跟踪记录。为保障两路气体以恒定的速度均匀地通过气相色谱柱，在乙酸乙酯被吸附前一定要先打开气体进入阀门，约 40 分钟后方可进行实验。乙酸乙酯混合气体的总流速一般控制在 60mL/min，其导入时间记为吸附的起始时间。当出口处乙酸乙酯的体积含量保持恒定时，即可认为乙酸乙

酯的吸附量已达到饱和。

乙酸乙酯脱附曲线的测定亦可通过此装置来实现。在40℃，氮气气氛（气流速度为30mL/min）中，活性炭纤维将乙酸乙酯脱附出来。待出口处乙酸乙酯的体积含量不再改变时，说明脱附的乙酸乙酯量已达到饱和状态。

二、结果与分析

1.活性炭纤维首次吸附曲线

活性炭纤维首次吸附曲线如图1所示

图1纤维碳首次吸附曲线

其中，穿透率是吸附率或去除率的反数，即等于出吸附器时乙酸乙酯的体积含量除以进吸附器时乙酸乙酯的体积含量。从图2可以看出，当吸附率为80%（即穿透率为20%）时，乙酸乙酯被活性炭纤维吸附的体积分数可达到静态吸附的 37. 53%，即其具体吸附量为 21. 02%。因此，设计人员在确定吸附器炭纤维的填装量时，可将该数据作为参考依据。

2.活性炭纤维再次吸附曲线

经过实验发现，活性炭纤维再次吸附穿透率曲线先下降后上升，之所以先下降可能是因为炭纤维床的温度在上一步热脱附后还未下降至乙酸乙酯吸附所需的温度，导致部分乙酸乙酯穿透了吸附器，从而影响了乙酸乙酯的吸附。因此，在活性炭纤维再次吸附之前，一定要将其进行吹扫降温。通过控制温度、进气流量、流速和废气浓度，计算可得，当废气的穿透率为20%时，乙酸乙酯被活性碳纤维吸附的体积分数为13. 52%。

3.吹扫降温处理之后，活性碳纤维的再次吸附曲线

在前一次活性碳纤维热脱附之后，先进行吹扫降温处理1h，然后用于乙酸乙酯的再次吸附，乙酸乙酯的穿透率先恒定后持续增加，脱附后未进行降温直接吸附时的“翘头”现象已完全消除，这说明吹扫降温处理，消除了前一步脱附高温对活性炭纤维再次吸附的影响，有助于活性炭纤维达到最佳的吸收。通过计算可以得出：当废气的穿透率为 20%时，乙酸乙酯被活性纤维吸附的体积含量为14. 87%。

4.静态吸附量与动态吸附量的关系

采用活性碳纤维对乙酸乙酯进行动态吸附，当废气的穿透率为 20%时，首次吸附曲线可以看出，乙酸乙酯被活性炭纤维吸附的体积分数为21. 02%，可达到静态吸附体积分数的37. 53%。从再次吸附曲线可以看出经首次脱附后，活性炭纤维再次动态吸附乙酸乙酯的体积分数只能达到首次动态吸附体积分数的70%，即当废气的穿透率为20%时，乙酸乙酯被活性炭纤维吸附的体积分数下降到了13%～15%左右。

结论

综上所述，当废气的穿透率为 20%时，活性碳纤维首次吸附乙酸乙酯的体积分数为 21. 02% ，为静态吸附体积分数的37. 53%。当将热脱附后的活性纤维直接用于再次吸附时，乙酸乙酯被吸附的体积含量将受到影响，即吸附曲线出现“翘头”现象，若先对活性纤维进行吹扫降温处理 1h，然后再用于再次吸附，“翘头”现象就会消失，然而，此时乙酸乙酯被活性炭吸附的体积分数为14%左右，与未进行吹扫降温处理得到的试验结果基本上是一致的（后者吸附乙酸乙酯的体积分数为 13. 5%左右）。总之，采用活性炭纤维对乙酸乙酯有机废气进行吸附回收处理，效果较为理想。在实际的工程中，废气回收装置的设计可以以上述实验数据作为参照。