活性炭電熱再生技術(shù)機(jī)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(dá)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(yīng)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(fēng)險(xiǎn)。因此，從節(jié)能和環(huán)保角度考慮，對(duì)吸附飽和活性炭進(jìn)行再生是一種更具吸引力的選擇。活性炭再生是通過(guò)不同方法對(duì)吸附飽和活性炭進(jìn)行處理，打破其吸附平衡以使吸附質(zhì)解吸，使其恢復(fù)吸附能力的過(guò)程。傳統(tǒng)熱再生法是通過(guò)熱傳導(dǎo)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(jī)械強(qiáng)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(duì)活飽和活性炭進(jìn)行了再生，通過(guò)TG-FTIR聯(lián)用系統(tǒng)和氮?dú)馕絻x對(duì)再生樣品進(jìn)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(duì)活性炭的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等相關(guān)概念和特征進(jìn)行了介紹，概述了現(xiàn)階段國(guó)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(xì)介紹了電熱再生法的基本原理，對(duì)活性炭再生儀器設(shè)備進(jìn)行了具體描述，包括干燥機(jī)、再生爐、電源等，并對(duì)飽和活性炭進(jìn)行了再生實(shí)驗(yàn)。闡述了熱重分析、紅外光譜分析和氮吸附實(shí)驗(yàn)的具體實(shí)驗(yàn)條件，并對(duì)活性炭樣品進(jìn)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(duì)飽和活性炭進(jìn)行不同工況的前處理，研究了其在再生爐內(nèi)流動(dòng)時(shí)的電壓—電流特性。
　　(3)對(duì)活性炭再生樣品及飽和炭樣品進(jìn)行TG-FTIR聯(lián)用實(shí)驗(yàn)，對(duì)所得數(shù)據(jù)分析

4、后得出活性炭的熱解有四個(gè)階段，其主要失重階段為中間兩段：一個(gè)是弱吸附位的解吸分解階段，另一個(gè)是強(qiáng)吸附位的裂解分解階段。活性炭熱解主要生成氣為：CO2、CO、H2O，其中CO只在更高溫度下的裂解分解階段才會(huì)產(chǎn)生。另外，樣品再生溫度越高，其熱解失重越少，但過(guò)高的再生溫度又會(huì)對(duì)活性炭結(jié)構(gòu)造成損傷。TG-FTIR實(shí)驗(yàn)表明850℃是一個(gè)較優(yōu)的再生溫度。
　　(4)采用非等溫?zé)嶂亓糠?，測(cè)試得到了升溫速率為5K/min、10K/min、15K/

5、min、20K/min、30K/min、50K/min時(shí)飽和活性炭的TG曲線。根據(jù)所得TG曲線采用FWO無(wú)模式函數(shù)法求解了飽和活性炭熱解過(guò)程中裂解段的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算了動(dòng)力學(xué)參數(shù)，求得活化能為255.57kJ/mol，使用Satava-Sestak法計(jì)算得到了該熱解段的最佳反應(yīng)機(jī)理函數(shù)。
　　(5)采用氮?dú)馕椒▽?duì)再生炭、新炭和飽和炭樣品進(jìn)行了測(cè)試，得到其吸附等溫線。通過(guò)對(duì)吸附等溫線進(jìn)行解析，計(jì)算了其比表面積、孔徑分布以及孔容