微波活性炭纤维处理印刷废气的研究

论文摘要

包装印刷行业中排放的有机废气还有大量乙醇,这些乙醇来源于有机溶剂的挥发,排放到空气不仅会污染空气,也是资源的浪费。活性炭纤维具有良好的吸附性能,可以有效的回收印刷废气中乙醇,减少资源的浪费,降低企业的成本。本文通过不同种类的活性炭纤维吸附性能的比较,选择江苏苏通碳纤维厂生产的活性炭纤维。设计了活性炭纤维吸附乙醇废气的实验流程图,讨论了空气流量、活性炭纤维质量、吸附温度和吸附压力对活性炭纤维吸附性能的影响,确定了活性炭纤维吸附乙醇废气的工艺条件：空气流量1.5L/min,活性碳纤维用量2g,吸附温度为常温,吸附压力为0.08MPa,活性炭纤维的吸附量可达398.4mg/g。当活性炭纤维或乙醇气体中含有水时,活性炭纤维的吸附量会明显下降,因此活性炭纤维应该保持干燥。载乙醇活性炭纤维在氮气氛围中微波解吸的研究中,通过对微波功率、辐照时间、活性炭纤维用量和氮气流量等影响因素的单因素和正交实验,确定了解吸的最佳实验条件：微波功率800W,辐照时间300s,氮气流量1.2 L/min,活性炭量2.5000g,活性炭纤维的解吸率可达93.4%,出口乙醇的浓度为95.4%。将真空技术与微波解吸技术相结合,实现了微波解吸技术的高效分离提纯效果。与在氮气氛围中的解吸相比,真空条件下得解吸效果更好,活性炭纤维的质量损耗率更小。其解吸的最佳工艺条件为：真空度0.05MPa,辐照时间300s,活性碳纤维质量4.0000g,微波功率680W,活性炭纤维的解吸率达到97.1%,出口乙醇浓度为97.5%。经过多次的吸附解吸,再生活性炭纤维对乙醇的吸附量比新鲜活性炭纤维的吸附量高。采用K2S04和Na2SO4两种改性方法对活性炭纤维进行改性,讨论了浸渍浓度、浸渍时间、碳化温度和碳化时间等因素对活性炭纤维改性的影响。结果表明,采用K2S04改性的活性炭纤维对乙醇废气具有更好的吸附效果。将活性炭纤维在1.5%的K2S04溶液中浸泡4h,在700℃下碳化60min,改性活性炭纤维对乙醇废气的吸附量达到554.7mg/g。通过SEM、XRD和FTIR对改性活性炭纤维的表面形貌和表面化学结构进行分析。经过改性后的活性炭纤维表面的官能团脱落,使得孔数量增加。而且经过改性后,活性炭纤维表面变得粗糙,孔结构发生了变化,这些现象对于活性炭纤维对乙醇废气吸附量的增加具有重要影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 有机废气概况
• 1.1.1 有机废气主要来源
• 1.1.2 包装印刷行业有机废气
• 1.1.3 有机废气的危害
• 1.1.4 有机废气的处理方法
• 1.2 活性炭纤维简介
• 1.2.1 活性炭纤维的制备
• 1.2.2 活性炭纤维特性
• 1.2.3 活性炭纤维吸附基本理论
• 1.2.4 活性炭纤维改性
• 1.2.5 活性炭纤维再生
• 1.3 微波技术
• 1.3.1 微波加热原理
• 1.3.2 微波加热特点
• 1.3.3 微波能的应用
• 1.4 活性炭纤维的应用
• 1.5 研究意义和内容
• 第二章 实验方法和实验装置
• 2.1 主要仪器
• 2.2 主要试剂
• 2.3 实验用活性炭纤维
• 2.4 实验方案
• 2.5 实验流程及装置
• 2.5.1 实验流程图
• 2.5.2 实验装置
• 2.6 主要分析方法
• 2.7 微波辐射的防护
• 第三章 活性炭纤维对含乙醇印刷有机废气吸附的实验
• 3.1 实验样品的选择
• 3.2 实验流程
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 空气流量对活性碳纤维吸附量的影响
• 3.3.2 活性碳纤维质量对吸附量的影响
• 3.3.3 温度对活性炭纤维吸附量的影响
• 3.3.4 压力对活性炭纤维吸附量的影响
• 3.3.5 含水量对活性炭纤维吸附量的影响
• 3.4 小结
• 第四章 载乙醇活性碳纤维在氮气氛围中微波解吸研究
• 4.1 载气的选择
• 4.2 载乙醇活性炭纤维在氮气氛围中微波解吸的工艺流程
• 4.2.1 工艺流程图
• 4.2.2 实验装置的主要组成部分
• 4.2.3 流程操作步骤
• 4.3 单因素实验结果与讨论
• 4.3.1 微波功率对活性炭纤维解吸率及质量损耗率的影响
• 4.3.2 辐照时间对活性炭纤维解吸率及质量损耗率的影响
• 4.3.3 活性炭纤维质量对解吸率及质量损耗率的影响
• 4.3.4 氮气流量对活性炭纤维解吸率及质量损耗率的影响
• 4.4 正交实验结果与讨论
• 4.5 乙醇出口浓度
• 4.6 小结
• 第五章 载乙醇活性碳纤维在真空氛围中微波解吸
• 5.1 真空解吸的特点
• 5.2 载乙醇活性碳纤维真空微波解吸的工艺流程
• 5.2.1 工艺流程图
• 5.2.2 实验装置的主要组成部分
• 5.2.3 系统密闭性检测
• 5.3 单因素实验结果与讨论
• 5.3.1 微波功率对活性炭纤维解吸率及质量损耗率的影响
• 5.3.2 微辐照时间对活性炭纤维解吸率及质量损耗率的影响
• 5.3.3 活性炭纤维质量对解吸率及质量损耗率的影响
• 5.3.4 真空度对解吸率及质量损耗率的影响
• 5.4 正交实验结果与讨论
• 5.5 乙醇出口浓度
• 5.6 多次吸附解吸对活性炭吸附的影响
• 5.7 小结
• 第六章 活性碳纤维的改性研究
• 6.1 浸渍剂的确定
• 6.2 不同改性条件对活性炭纤维吸附性能的影响
• 6.2.1 浸渍液浓度的选择
• 6.2.2 浸渍时间的影响
• 6.2.3 碳化温度的影响
• 6.2.4 炭化时间的影响
• 6.3 改性活性炭纤维的结构性能
• 6.3.1 改性后活性炭纤维的SEM分析
• 6.3.2 改性后活性炭纤维的FTIR分析
• 6.3.3 改性后活性炭纤维的XRD分析
• 6.4 小结
• 第七章 结论
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录