硅膠變壓吸附脫除與回收鄰二甲苯

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1、硅膠變壓吸附脫除與回收鄰二甲苯RemovalandRecoveryofO-xylenebySilicaGelUsingPressureSwingAdsorption學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：安萍指導(dǎo)教師：隋紅教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一七年五月萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位

2、論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日萬方數(shù)據(jù)摘要揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是大氣污染物的重要組成部分，其大量排放嚴(yán)重影響居民生活和健康，對VOCs的治理已成為一項緊急且重要的環(huán)保任務(wù)。采用真空變壓吸附對VOCs進(jìn)行回收是最有潛力的一種處理技術(shù)，該技術(shù)具有去除率高、無二次污染、V

3、OCs可資源化等優(yōu)點，且可以和其它處理技術(shù)聯(lián)合使用。本研究經(jīng)過篩選，使用硅膠作為吸附劑，同時選擇鄰二甲苯作為典型VOCs，采用真空變壓吸附工藝對其吸附、脫附進(jìn)行系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，鄰二甲苯在硅膠上的吸附等溫線符合Langmuir–Freundlich模型。進(jìn)一步的熱力學(xué)表征與界面表征表明硅膠為表面不均勻結(jié)構(gòu)。動態(tài)吸附與脫附實驗表明，增加吸附床的高徑比、進(jìn)料流量和鄰二甲苯的初始濃度明顯強(qiáng)化鄰二甲苯在硅膠上的吸附，而減少吸附床的高徑比和脫附壓力或增加氣提量促進(jìn)鄰二甲苯從硅膠上的脫附。經(jīng)過實驗設(shè)計與優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，本研究中的最佳工藝條件為：吸附床的高徑比為5:1、脫附壓力為5kPa(絕對壓力)、氣提量

4、為0.45L/min。采用數(shù)學(xué)模型構(gòu)建與擬合的方法對吸附-脫附動力學(xué)進(jìn)行擬合和分析，結(jié)果表明鄰二甲苯在硅膠上的吸附是膜擴(kuò)散控制。該結(jié)果說明可通過增加進(jìn)料流量和鄰二甲苯的初始濃度來強(qiáng)化吸附過程。將吸附與脫附集成，并進(jìn)行長周期運行以驗證上述結(jié)果。長周期運行結(jié)果表明鄰二甲苯的去除率為100%，直接液化回收率為87%。由于真空變壓吸附回收VOCs液體作為副產(chǎn)品，相對于熱處理和吸收，其表現(xiàn)出明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。這些結(jié)果表明真空變壓吸附采用常溫空氣冷凝回收高沸點VOCs將是極具前景的技術(shù)。關(guān)鍵詞：VOCs，真空變壓吸附，鄰二甲苯，硅膠，去除，回收I萬方數(shù)據(jù)II萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTVolatileorg

5、aniccompounds(VOCs)areanimportantcomponentofairpollutants.Theirhugeemissionsseriouslyaffectthelivesandhealthofhuman.ThetreatmentofVOCshasbecomeanurgentandimportantenvironmentaltask.TheuseofvacuumswingadsorptionontherecoveryofVOCsisoneofthemostpromisingtreatmenttechnologies.Becauseitpossessestheadv

6、antagesofhighremovalefficiency,nosecondarypollution,VOCsresourceutilization,andsoon.Furthermore,itcouldworktogetherwithothertreatmenttechnologies.Inthisstudy,silicagelwasusedastheadsorbent.O-xylenewasselectedasthetypicalVOCs.Thesystematicresearchofadsorptionanddesorptionwascarriedoutbyvacuumswinga

7、dsorption.Theresultsshowedthattheadsorptionisothermsofo-xyleneonsilicagelconformedtotheLangmuir-Freundlichmodel.Furtherthermodynamiccharacterizationandinterfacialcharacterizationshowedthatthesurfacestructureofsil