大风量低浓度VOCs气体二次吸附浓缩净化技术开发

针对许多生产工艺过程的VOCs排放呈现出大风量、低浓度和间歇排放的特点,本研究以活性炭和异丙醇为例进行了一种针对低浓度气体的吸附加中温再生二次吸附净化工艺的研发。结果表明,在入口浓度约400 mg/m3时,活性炭在30℃和70℃的平衡温度之间存在约4%的吸附有效工作容量。对再生能耗对比发现,进口VOCs浓度越低,新工艺节能效果越明显。吸附穿透曲线表明,随着过滤风速的减小,穿透前能处理的风量随之增加。对于低浓度吸附净化过程,采用中温脱附可以有效浓缩有机气体,最大可达5.62倍。以上结果表明,对于低浓度吸附净化过程,采用中温脱附加二次吸附可起到经济有效地浓缩有机气体的作用。     

活性炭和沸石分子筛处理非稳定排放VOCs气体的性能比较

通过对活性炭和沸石分子筛的表征和动态吸附/脱附实验,探索2类吸附材料固定床工艺用于非连续、非稳定类型的大风量、低浓度挥发性有机物(VOCs)排放控制的应用前景。结果表明:沸石分子筛孔径分布较为集中,约在0.8 nm,比表面积为393.76 m~2·g~(-1);活性炭孔径分布具有广谱性,微孔集中在1~2 nm之间,比表面积为1 026.71 m~2·g~(-1)。活性炭对二甲苯的平衡吸附量总体高于沸石分子筛,其平衡吸附容量随气相平衡浓度和温度的波动要大于沸石分子筛。动态吸附穿透实验结果显示沸石分子筛单位传质区长度的平均传质速率是活性炭的约1.42~1.66倍。相同吸附和脱附温度条件下,活性炭的工作容量要大于沸石分子筛。沸石分子筛在210℃时基本脱附彻底,且可得到48倍以上的浓缩脱附气体。50次的吸附、脱附重复实验对沸石分子筛的性能影响不大。沸石分子筛作为吸附材料脱附单位质量的二甲苯所需能耗是活性炭的2.9~4.2倍。活性炭和沸石分子筛可采用不同的工艺方式应用于低浓度、大风量、非稳定排放的VOCs气体的净化。     

高径比和底隙高度对内循环反应器性能的影响

建立了内循环反应器试验装置,综合研究了内循环反应器最重要的结构参数(高径比和底隙高度)对反应器主要性能参数(液体循环流速、总平均气含率、液体混合时间和体积氧传质系数)的影响.研究发现,表观气速存在一个不利于液体循环的过渡区,在该过渡区随表观气速增加,液体循环流速增大缓慢,甚至减小,但较高的底隙高度会减弱这种效应;在一定的表观气速和高径比下,随底隙高度增加,液体混合时间、总平均气含率先增大后减小;在一定的表观气速和底隙高度下,液体混合时间随着高径比增大而增大,体积氧传质系数、总平均气含率随高径比增加而减小.     

用修正的E-L模型描述二元VOCs气体在活性炭上的吸附平衡

对不同VOCs气体二元吸附平衡进行了研究。结果表明,对于甲苯-苯、甲苯-乙酸乙酯、甲苯-丙酮、丙酮-乙酸乙酯及苯-丙酮二元吸附体系,吸附过程存在置换现象,即随着高沸点组分在床层内吸附量的逐渐增加,相对挥发性大的低沸点组分更易脱附,出现高沸点组分置换低沸点组分的现象,表现为被置换组分的穿透曲线上出现峰值;但对于苯-乙酸乙...     

高氨垃圾渗滤液的吹脱条件控制研究

采用吹脱塔处理含有高浓度氨氮的垃圾渗滤液,研究了操作参数的控制对吹脱效率的影响.结果表明,当pH≤11.0时,气水比决定了高径比对吹脱效率的影响,气水比较低时,高径比越小,吹脱效率越高;气水比较高时,高径比越大,吹脱效率越高;当pH过高时,高径比对吹脱效率没有影响.初始pH和温度相互影响,pH越低时,温度对吹脱效率的影响越显著;温度越低时,初始pH对吹脱效率的影响越显著.当pH≥10.4时,出水pH和残余氨氮浓度呈指数关系,可以作为反应吹脱运行状况的指示参数或控制参数.合理控制pH和气水比并实时监控出水pH是获得稳定、经济的吹脱效果的关键.     

Y型与ZSM-5型分子筛吸附VOCs性能的对比

从疏水性较好的分子筛中筛选出2类吸附性能优良的分子筛,通过实验考察其对VOCs的吸附量、脱附量、吸附穿透曲线、脱附活化能等,评价其对VOCs的吸附脱附性能;评估了所选分子筛经多次吸附再生后的性能稳定性,建立了一套分子筛工业应用性能指标体系.结果 表明:Y型分子筛性能优于ZSM-5型分子筛;同种分子筛比表面积及孔径越大,...     

有机污染土壤异位直接热脱附装置节能降耗方案

以异位直接热脱附技术的原理、适用范围、工艺流程、优缺点等为基础,建立了输入、输出能量平衡关系式并进行了热平衡计算;针对该工艺能耗过高的问题,分析了系统各部分能耗,提出了节能降耗方案。通过烟气热回用装置,将二燃室后高温烟气余热能量经循环管道输送给土壤预干燥装置,将有机污染土壤含水率降低,从而减少系统总能耗。结果表明:经过热力计算,土壤水分预干燥量越大,系统节能效果越好;烟气余热足够用于土壤预干燥减少17%左右土壤水分的要求。通过土壤预干燥装置将土壤水分从20%降低到15%,可使直接热脱附装置降低能耗20%以上。     

鼠李糖脂对底泥三氯生脱附的影响因素

采用吸附/脱附平衡实验考察了温度对鼠李糖脂作用下三氯生(TCS)在底泥/水中分配的影响,以及鼠李糖脂浓度、泥水比、反应时间、TCS初始浓度对鼠李糖脂脱附底泥中TCS的影响;并通过Box-Behnken响应曲面法(RSM)确定了鼠李糖脂强化脱附底泥中TCS的影响因素排序、最佳脱附条件和调控策略。结果表明,在283~323 K的温度范围内,温度越高,TCS越容易向水相迁移;鼠李糖脂浓度越大、泥水比越低、时间越长、TCS初始浓度越低,越有利于鼠李糖脂脱附TCS。各影响因素作用排序为:泥水比鼠李糖脂浓度pH时间;最佳脱附条件:鼠李糖脂浓度2 996.96 mg·L~(-1)、泥水比10 g·L~(-1)、反应时间30 h及pH 7.9。此时,鼠李糖脂对底泥中TCS的最大脱附率可达90.70%。可为鼠李糖脂生物表面活性剂强化受TCS污染水体的原位修复的可行性提供判据。     

热脱附技术在修复石油烃污染土壤中的应用研究

采用热脱附技术处理实际石油烃污染土壤,考察影响热脱附效率的影响因素,并结合工程实际,初步确定热脱附技术的最优工艺参数.实验结果表明,热脱附技术可有效修复石油烃污染土壤,其中加热温度、停留时间是影响修复效果的关键因素.相同热脱附条件下,石油烃组分相对分子质量越大,饱和蒸气压越低,与土壤有机质结合能力越强,越不易脱附.当加...     

活性炭吸附和脱附-等离子体氧化净化有机废气的研究

根据滑动弧放电等离子体适于降解高浓度有机物废气的特性,结合活性炭吸附法,提出了吸附器的吸附浓缩和热脱附-等离子体氧化净化有机废气的方法。在活性炭吸附过程中,最初2 h内甲苯净化率达到100%,随着时间的增加净化率下降;在热脱附滑动弧放电等离子体净化过程中,甲苯降解效率最高为97.3%。将滑动弧放电等离子体反应器出口气相产物收集进行FT-IR检测,发现放电后有CO2、CO、H2O和NO2产生,并分析了甲苯的降解机理。     

油基岩屑热脱附处理工艺参数优化

为了探究热脱附装置降低能耗的方法,对新疆油田某井油基岩屑热脱附处理工艺参数进行了研究。结果表明:在残渣的含油率≤2%的标准下,当加热温度、停留时间、油基岩屑固相含量这3个关键因素变量分别为350～550℃、35～55 min、60%～90%时,油基岩屑热脱附处理后残渣的含油率能达到标准要求;在以上条件下,以能耗为考核指标,通过响应曲面法研究发现,单因素变量的交互项均对能耗影响显著;将加热温度由550℃降低至430℃时,停留时间由45 min降至40 min,能耗可节约17.47%,残渣的含油率0.3%;通过调整热脱附工艺参数,可在油基岩屑热脱附处理后残渣的含油率达标的基础上,实现节能降耗。上述研究结果可为合理设置油基岩屑热脱附装置的运行工艺参数提供参考。     

氯苯污染土壤低温原位热脱附修复

为了考察低温原位热脱附技术对土壤中氯苯的修复效果,以土壤中氯苯为目标污染物,控制热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率,对不同条件下土壤中的氯苯进行测定分析,研究其对热脱附效果的影响。结果表明:原位热脱附过程中土壤温度变化以加热棒为中心,随着距离增加而呈现时间和空间上的滞后效应;原位热脱附设定温度越高,土壤修复效果越好,当土壤设定温度为100℃时,90%土壤样品氯苯去除率达99%以上,与设定温度130℃修复效果相当;土壤粒径越小,其比表面积大,对污染物吸附效率越高,所需热脱附时间越长;含水率影响氯苯在土壤中的挥发速率、有效孔隙率和透气率,含水率过高或过低都不利于氯苯污染土壤原位热脱附修复。热脱附设备设定温度、土壤粒径、土壤含水率对低温原位热脱附技术去除土壤中氯苯的效果具有较大的影响。     

微孔-P25复合二氧化钛矿化挥发性有机物的性能

矿化效率不足是光催化净化VOCs技术应用的主要瓶颈之一。为提升矿化效率,以十二胺为模板剂,在P25表面构建微孔二氧化钛同质吸附层。利用表面光电压谱、氮气等温吸附-脱附、X射线衍射等研究其结构特性和对甲苯的光催化降解,并探讨微孔TiO_2和P25复合比例对催化剂性能的影响。结果发现,随着微孔复合比例增加,比表面积和甲苯平衡吸附量均显著提高。微孔复合比例小导致吸附对甲苯矿化的强化作用不明显,而微孔复合比例过高则造成材料光生载流子分离效率下降。微孔TiO_2和P25复合比例为8∶5时,催化剂对甲苯的矿化效率最高,分别是P25和微孔TiO_2的3.14和1.85倍。     

盐液浸提辅助微波再生废油脱水树脂及机制分析

对用于废油脱水的聚丙烯酸钠树脂在盐液浸提辅助微波脱附再生过程中的脱附特性和再生使用性能进行了研究。实验结果表明,盐液浸提辅助微波处理的脱附速率是普通热处理的5～6倍,且能耗更低,脱附率更高,树脂床层温升速率更快,温度峰值却更低,说明盐液浸提对微波处理具有明显辅助效果;树脂再生性能测试结果表明,盐液浸提辅助微波处理的树脂再生使用性能最好,孔结构破坏更少。分析认为,微波选择加热特性以及盐液浸提导致树脂内外渗透压降低和方向改变是盐液浸提辅助微波处理具有良好脱附效果的关键机制。     

活性炭处理甲苯气体吸附再生实验研究

研究了活性炭对甲苯废气的吸附穿透过程及热空气解吸过程.穿透曲线实验结果表明,在常规空塔气速范围内,传质区高度基本在5.06～9.75 cm,传质区不饱和度在0.4～0.7.在动态运行情况下,活性炭对甲苯的饱和吸附容量在0.16～0.24 g/g.热空气吹脱实验表明,适宜的脱附工况条件为脱附温度180 ℃、脱附空气流速0.106 m/s、脱附时间40 min.     

添加剂强化热脱附修复菲污染土壤

针对多环芳烃污染土壤热脱附能耗较高的问题，采用K₂CO₃、CaCO₃和Fe₂O₃等添加剂强化热脱附过程，以降低能耗。通过室内模拟实验研究了热脱附温度、停留时间、添加剂种类与投加量等对菲(Phe)去除效果的影响，分析了热脱附去除过程、能耗以及热脱附后土壤理化性质的变化。结果表明：在100、200℃下停留30 min,投加5.0%(质量分数)的K₂CO₃、CaCO₃和Fe₂O₃均能显著提高Phe的去除率(p<0.05),效果最好的是K₂CO₃。添加剂投加后土壤导热系数的提高可能是促进热脱附的重要原因。200℃停留30 min时，Phe去除率随K₂CO₃投加量增加呈现先增加后下降趋势，最优投加量为5.0%,此时去除率为85.90%,较无添加剂组提高了11.82百分点。200℃时，投加...     

介质阻挡放电等离子体降解高浓度甲苯

为解决喷漆和涂装废气中VOCs的污染,采用同轴圆管式介质阻挡反应器进行低温等离子体降解高浓度甲苯探索,研究了反应器参数(放电间距、放电长度)、操作参数(初始甲苯浓度、气体流量、输入功率)等关键参数对甲苯转化率和产物CO2选择性的影响。结果表明:放电间距过大或者过小都不利于甲苯的降解,放电长度的增加对其影响相对较小;输入功率越大,甲苯的降解效果越好,并且反应产物中臭氧的浓度越低,但气体流量及初始甲苯浓度的增加不利于甲苯的降解。最后对产物进行GC-MS检测,分析了甲苯降解机理。     

气-固流化床光催化氧化甲苯的研究

在自制的流化床光催化反应装置中研究了中低浓度（28～140 mg/m^3）甲苯的气相光催化降解过程,考察了光照时间、初始浓度、表观气速和催化剂负载量等因素对甲苯光催化降解率的影响规律.结果表明,紫外灯照射约1.5 h,甲苯的转化率达最大值,甲苯初始浓度越低,维持此最大值的时间越久;在一定低浓度范围内（28～55 mg/m^3）,甲苯的转化率不随浓度变化,符合一级反应动力学,浓度进一步增加,则甲苯的转化率下降;表观气速和催化剂负载量的最佳值分别为3.3Umf和0.19 g TiO2/g SiO2.     

气-固流化床光催化氧化甲苯的研究

在自制的流化床光催化反应装置中研究了中低浓度(28~140mg/m3)甲苯的气相光催化降解过程,考察了光照时间、初始浓度、表观气速和催化剂负载量等因素对甲苯光催化降解率的影响规律。结果表明,紫外灯照射约1·5h,甲苯的转化率达最大值,甲苯初始浓度越低,维持此最大值的时间越久;在一定低浓度范围内(28~55mg/m3),甲苯的转化率不随浓度变化,符合一级反应动力学,浓度进一步增加,则甲苯的转化率下降;表观气速和催化剂负载量的最佳值分别为3·3Umf和0·19gTiO2/gSiO2。     

常用有机膦酸盐静态阻垢性能对比实验研究

工业冷却水循环利用过程中,随浓缩倍数提高,循环水水质向高碱度、高硬度、高pH值和高温方向发展,结垢倾向严重.聚磷酸盐和有机膦酸盐是性能优良的钙垢抑制剂,但在高温、高浓缩倍数条件下时,有机膦酸盐类不见得均可达良好的水垢抑制效果.分别计算了氨基三亚甲基膦酸(ATMP)、羟基亚乙基二膦酰(HEDP)、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸(PBTC)和六偏磷酸钠(NaPO3)6在循环水浓缩倍数为1～5倍,温度为80℃时在不同投加浓度下的阻垢率.结果表明,有机膦酸盐和聚磷均有临界值效应;有机膦酸盐的阻垢性能优于聚磷酸盐;ATMP和HEDP在低浓缩倍数下有较高的阻垢率,随着硬度、碱度、pH值的提高,阻垢率下降明显;PBTC的水垢抑制剂功效明显优于其他有机膦酸盐,PBTC可应用在较宽广的水质操作范围,增加系统的操作安全性.