活性炭電熱再生技術(shù)機理性研究.pdf

1、活性炭是一種很特別的炭質(zhì)材料，它具有高度發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和極好的吸附性能，被廣泛應用于去除液體和氣體中污染物。這些活性炭一旦吸附飽和，通常就成為被焚棄或者露置在空地上的有害物質(zhì)，這有造成污染的風險。因此，從節(jié)能和環(huán)保角度考慮，對吸附飽和活性炭進行再生是一種更具吸引力的選擇?；钚蕴吭偕峭ㄟ^不同方法對吸附飽和活性炭進行處理，打破其吸附平衡以使吸附質(zhì)解吸，使其恢復吸附能力的過程。傳統(tǒng)熱再生法是通過熱傳導方式間接給飽和活性炭加熱

2、，具有能效低、易燒結(jié)、炭損耗大、再生炭的機械強度下降等弊端，因而促使人們尋找新的活性炭再生工藝。本文深入研究了一種新型活性炭再生方法——電熱再生法，采用該方法對活飽和活性炭進行了再生，通過TG-FTIR聯(lián)用系統(tǒng)和氮氣吸附儀對再生樣品進行了分析研究。本文具體工作內(nèi)容如下：
　　(1)闡述了活性炭再生的背景和意義，對活性炭的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和應用等相關(guān)概念和特征進行了介紹，概述了現(xiàn)階段國內(nèi)外主要的活性炭再生方法及其再生原理。
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3、)詳細介紹了電熱再生法的基本原理，對活性炭再生儀器設備進行了具體描述，包括干燥機、再生爐、電源等，并對飽和活性炭進行了再生實驗。闡述了熱重分析、紅外光譜分析和氮吸附實驗的具體實驗條件，并對活性炭樣品進行了相關(guān)分析，得到活性炭熱解的失重曲線、熱解氣的紅外光譜圖以及氮吸附等溫線。對飽和活性炭進行不同工況的前處理，研究了其在再生爐內(nèi)流動時的電壓—電流特性。
　　(3)對活性炭再生樣品及飽和炭樣品進行TG-FTIR聯(lián)用實驗，對所得數(shù)據(jù)分析

4、后得出活性炭的熱解有四個階段，其主要失重階段為中間兩段：一個是弱吸附位的解吸分解階段，另一個是強吸附位的裂解分解階段?；钚蕴繜峤庵饕蓺鉃椋篊O2、CO、H2O，其中CO只在更高溫度下的裂解分解階段才會產(chǎn)生。另外，樣品再生溫度越高，其熱解失重越少，但過高的再生溫度又會對活性炭結(jié)構(gòu)造成損傷。TG-FTIR實驗表明850℃是一個較優(yōu)的再生溫度。
　　(4)采用非等溫熱重量法，測試得到了升溫速率為5K/min、10K/min、15K/

5、min、20K/min、30K/min、50K/min時飽和活性炭的TG曲線。根據(jù)所得TG曲線采用FWO無模式函數(shù)法求解了飽和活性炭熱解過程中裂解段的反應動力學方程，計算了動力學參數(shù)，求得活化能為255.57kJ/mol，使用Satava-Sestak法計算得到了該熱解段的最佳反應機理函數(shù)。
　　(5)采用氮氣吸附法對再生炭、新炭和飽和炭樣品進行了測試，得到其吸附等溫線。通過對吸附等溫線進行解析，計算了其比表面積、孔徑分布以及孔容