VOCs Scavengers---揮發(fā)性有機物高效脫除1

1、2011學(xué)院第二屆本科生學(xué)術(shù)論壇結(jié)題論文課題名稱： VOCs Scavengers-揮發(fā)性有機物高效脫除器小組成員： 于曉文 1001140530 馬多征 2010140115 學(xué)院班級： 2011學(xué)院1402班 指導(dǎo)老師： 汪勇教授 熊森博士 完成時間： 2016.032016.09 二一六年十月VOCs Scavengers-揮發(fā)性有機物高效脫除器于曉文 馬多征（南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210000；南京工業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210000）摘要：VOCs（易揮發(fā)有機物）主要產(chǎn)生于石油、化工、尾氣、室內(nèi)裝修等，可以破壞人體呼吸道，損害神經(jīng)結(jié)構(gòu)，對人造成很大的傷害。本課題主要研究回收法活性炭

2、吸附VOCs氣體。本實驗先第一階段采用分光廣度法標(biāo)定了所配溶液的甲醛濃度，并用標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，這樣就可以利用紫外可見光光度計測出任意配置甲醛溶液的在550nm的Abs(吸光度)，從而得出甲醛濃度。第二階段是利用裝置研究在不同的進氣口濃度、氣體流速、活性炭床層的填充高度下甲醛的吸附規(guī)律，包括穿透曲線的形狀和穿透時間、飽和吸附容量、傳質(zhì)區(qū)高度。第三階段對吸附后的活性炭進行表征。 關(guān)鍵詞：VOCs 活性炭吸附；分光廣度法；紫外可見光分光光度計；甲醛；吸附容量；穿透效率 VOCs Scavengers-Volatile organic compounds and efficient dehydr

3、atorYU Xiao-wen, MA Duo-Zheng(2011 College, Nanjing Tech University, 2011 College, Nanjing Tech University)Abstract: VOCs (volatile organic compounds) is mainly produced in oil, chemical industry, exhaust, indoor decoration, etc., can destroy the human respiratory tract, damage to neural structures,

4、 caused great damage to people. This topic main research method of recycling - activated carbon adsorption VOCs gases. This experiment to the first phase spectral width method is used to calibrate the formaldehyde concentration of solution, standard curve drawing and standard solution, so that you c

5、an use ultraviolet-visible spectrophotometer to measure the arbitrary allocation of formaldehyde solution at 550 nm of Abs (absorbance). Research in the second stage is to use the device in different inlet concentration, gas flow rate, the adsorption of activated carbon bed under the filling height

6、of formaldehyde, including the shape of the breakthrough curve and penetrating time, saturated adsorption capacity, high mass transfer area. The third stage after the adsorption of activated carbon were characterized.Key words: VOCs Activated carbon adsorption; Spectral width; Ultraviolet visible li

7、ght spectrophotometer; Formaldehyde; The adsorption capacity; penetration。引 言VOCsvolatile organic compounds（可揮發(fā)性有機物的英文簡稱）在美國ASTM D3960-98標(biāo)準(zhǔn)中被定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物。VOCs在光照下與大氣中的氮氧化合物發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生極度活潑的自由基，生產(chǎn)臭氧、過氧硝酸酰、醛類等光化學(xué)煙霧。現(xiàn)代人待在室內(nèi)的時間越來越長，達(dá)到了總時間的80%。同時，由于新建住房和建筑物的封閉性越來越好，使室內(nèi)外空氣的交換越來越少，加劇了室內(nèi)空氣的污染程度，特別是裝修

8、后的房子，油漆、家具、木材會發(fā)出甲醛、氨氣、苯系物等具有揮發(fā)性的物質(zhì)等有害氣體。目前對室內(nèi)甲醛的處理方法主要有空氣交換法、植物凈化法、吸附法和化學(xué)法，其中空氣交換法最為簡單，一般認(rèn)為新裝修房屋在開窗通風(fēng)6個月后甲醛可以達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，但也有研究顯示，我國實際許多房屋裝修存在甲醛持續(xù)釋放的問題，在幵窗使用1-2年后甲醛仍然超標(biāo)。按照世界衛(wèi)生組織的定義，揮發(fā)性有機物(VOCs)的沸點在 50250 ，在常溫下以蒸氣形式存在于空氣中的一類有機物。 VOCs 的主要成分有：烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴，具有致畸致癌性的多環(huán)芳烴是人體健康的重要殺手之一，而且人體若長期接觸或吸入將對神經(jīng)系統(tǒng)及造血功能帶來危害，

9、甚至引發(fā)癌變或死亡。從全球范圍來看，吸附和生物處理是目前應(yīng)用較多的 VOCs 處理技術(shù)，其中吸附法因其設(shè)備簡單、操作成本低、可回收等優(yōu)點而成為處理 VOCs 的有效技術(shù)之一。 吸附法處理 VOCs 的關(guān)鍵是吸附劑的選擇。目前來說，研究VOCs氣體的脫除吸附具有重要意義。1 吸附機理及物質(zhì) 1.1吸附機理物質(zhì)在固體表面上或孔隙容積內(nèi)積聚的現(xiàn)象被稱為吸附，吸附被分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附和化學(xué)吸附的最本質(zhì)區(qū)別是吸附力的性質(zhì)，物理吸附是可逆過程，吸附質(zhì)分 子與吸附劑表面的作用力是物理力及范德華力;化學(xué)吸附類似化學(xué)反應(yīng)，且常不可逆。表1 物理吸附與化學(xué)吸附比較類別物理吸附化學(xué)吸附吸附力范德華力化

10、學(xué)鍵力吸附熱接近液化熱接近反應(yīng)熱選擇性無選擇性有選擇性吸附穩(wěn)定性不穩(wěn)定可逆穩(wěn)定分子層單分子或多分子層單分子層吸附速率較快，不受溫度影響較慢，受溫度影響吸附溫度沸點或低于臨界溫度無限制1.2活性炭最具代表性的吸附劑是活性炭，吸附性能很好，活性炭對 VOCs 親合系數(shù)越大，吸附 VOCs 的能力越強，因此，活性炭對苯系物等大分子 VOCs 的脫除效果顯著，但對甲醛等小分子吸附性能較差。活性炭對 VOCs 的吸附量隨濕度增大而減小，但芳香烴 VOCs 受水蒸氣的影響不大。能與活性炭發(fā)生聚合反應(yīng)的 VOCs、及大分子高沸點的有機物，不宜用該法回收?；钚蕴客ㄟ^改性可以改進其吸附性能，開發(fā)出滿足特定需 求

11、和針對特定VOCs的專用吸附劑。改性技術(shù)進一步優(yōu)化了活性炭的吸附特性，為設(shè)計高效專用吸附劑提供了思路。本次試驗我們采用木質(zhì)煤質(zhì)柱狀廢氣處理活性炭。產(chǎn)品選用優(yōu)精質(zhì)煤，經(jīng)破碎、磨粉、混捏、成型、炭化及活化等工序制成，具有機械強度高、形狀規(guī)整、粒度均勻、比表面積大的特點，且大孔、中孔、微孔、數(shù)量適當(dāng)，吸附速度快、床層阻力小，并易于再生。表2 煤制活性炭性能指標(biāo)產(chǎn)品型號主要性能指標(biāo)四氯化碳%碘值mg/g水分%比重g/L強度%粒度MCMQ001=40=700=962.2/4.0/5.0mm6-12/4-目MCMQ002=50=900=96MCMQ003=60=1000=982 實驗部分、分光光度法繪制甲

12、醛標(biāo)準(zhǔn)曲線2.1原理 空氣中甲醛與4氨基3一聯(lián)氨5琉基1,2,4一三氮雜茂(I)在堿性條件下縮合(I I)， 然后經(jīng)高碘酸鉀氧化成6琉基一5一三氮雜茂C 4, 3 b) S一四氮雜苯(h) 紫紅色化合物，其色澤深淺與甲醛含量成正比。反應(yīng)式如下:本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用分光光度法測定居住區(qū)大氣中甲醛濃度的方法。也適用于公共場所空氣中甲醛濃度的測定。標(biāo)準(zhǔn)測定范圍為2mL樣品溶液中含。0.2-3.2微克甲醛污染物。若采樣流量為1 L/min， 采樣體積為20 L，則測定濃度范圍為0.01-0.16 mg/ m3。乙醛、丙醛、正丁醛、丙烯醛、丁烯醛、乙二醛、苯(甲)醛、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醉、仲丁醇、異丁醇

13、、異戊醇、乙酸乙醋對本法無影響。 2.2試劑與儀器表2 試劑與儀器三乙醇胺偏重亞硫酸鈉乙二胺四乙酸二鈉AHM T高碘酸鉀硫代硫酸鈉淀粉硫酸氫氧化鉀鹽酸氣泡吸收管10mL具塞比色管分光光度計比色皿移液槍電子天平烘箱玻璃吸附柱本法所用試劑除注明外，均為分析純;所用水均為蒸餾水。2.3溶液的配置與準(zhǔn)備1. 吸收液:稱取1g三乙醇胺，0.25g偏重亞硫酸鈉和0.25g乙二胺四乙酸二鈉溶于水中并稀釋至1000mL。2. 0.5%的4-氨基一3一聯(lián)氮-5-琉基-1,2,4一三氮雜茂(簡稱 AHM T )溶液:稱取。0.25g AHMT溶于0.5mol/L鹽酸中，并稀釋至50m L ，此試劑置于棕色瓶中，可

14、保存半年。3. 5mol/L氫氧化鉀溶液:稱取28.0g氫氧化鉀溶于100mL水中。4. 1.50%高碘酸鉀溶液:稱取 1.5g高碘酸鉀溶于0.2 mol/L氫氧化鉀溶液中，并稀釋至100mL，于水浴上加熱溶解，備用。5. 硫酸（密度為1.84g/mL)， 30%氫氧化鈉溶液， 1mol/L硫酸溶液， 0.5 %淀粉溶液， 0.100 mol/L硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，0.0500 mol/L碘溶液。6.甲醛標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液:取2.8mL甲醛溶液(含甲醛36%-38%)于1L 容量瓶中，加0.5mL硫酸并用水稀釋至刻度，搖勻。其準(zhǔn)確濃度用下述碘量法標(biāo)定。2.4標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)溶液甲醛標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液的標(biāo)定: 精確

15、量取20ml甲醛標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液， 置于250mL碘量瓶中。加人 20.00 mL 0.0500 mol/L碘溶液和15mL 1 moL/L氫氧化鈉溶液，放置15 min。 加入20 mL 0.5mol/L 硫酸溶液,再放置15 min，用0.05 mol/L硫代硫酸鈉溶液滴定，至溶液呈現(xiàn)淡黃色時，加入1 m1. 0.5% 淀粉溶液繼續(xù)滴定至剛使藍(lán)色消失為終點,記錄所用硫代硫酸鈉溶液體積。同時用水作試劑空白滴定。甲醛溶液的濃度用公式(1)計算。c=V1-V2*M*1520式中：:C:甲醛標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液中甲醛濃度,mg/mL; V1:滴定空白時所用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積,mL; V2:滴定甲醛溶液時所

16、用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積, mL; M:硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度; 15:甲醛的換算值。 取上述標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋10倍作為貯備液，此溶液置于室溫課使用一個月。甲醛標(biāo)準(zhǔn)液：用時取上述甲醛儲備液，用吸收液稀釋成1.00ml含2.00g甲醛。2.4.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制用標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：取8支10ml具塞比色管，按下表制備標(biāo)準(zhǔn)色列管。表3 甲醛標(biāo)準(zhǔn)色列管管號01234567標(biāo)準(zhǔn)溶液，ml0.00.10.20.40.81.21.62.0吸收溶液，ml2.01.91.81.61.20.80.40.0甲醛含量,g0.00.20.40.81.62.43.24.0各管加入1. 0 mL 5 mo l / L

17、氫氧化鉀溶液，1.0ml 0.5%AHMT溶液， 蓋上管塞， 輕輕顛倒混勻三次，放置20 min。加入0. 3 mL 1.5%的高碘酸鉀溶液， 充分振搖，放置5 mi n。用10 mm比色皿， 在波長以水作參比， 測定各管吸光度。以甲醛含量為橫坐標(biāo)， 吸光度為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并計算回歸線的斜率，以斜率的倒數(shù)作為樣品測定計算因子Bs（微克/吸光度）。、活性炭吸附規(guī)律的研究實驗國內(nèi)外的活性炭星環(huán)研究比較多，特別是國外有關(guān)吸附領(lǐng)域的活性炭研究更為深入，但由于國內(nèi)外活性炭本身有很大的差異，因此國外的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并不一定適應(yīng)國內(nèi)的活性炭，這是我們進行該實驗的背景。我們也通過這樣一類吸附試驗，進一步激發(fā)

18、大學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)動手意識，了解使用實驗室先進儀器。 本實驗選取國內(nèi)工業(yè)比較常用的煤質(zhì)活性炭作為吸附材料，以甲醛揮發(fā)性有機氣體作為吸附質(zhì)，研究活性炭不同厚度床層動態(tài)吸附過程的變化規(guī)律。2.5確定吸收液配比為了調(diào)節(jié)配置一定濃度、流速的的甲醛氣體，我們先通過實驗裝置1來實現(xiàn)，裝置1不裝配活性炭床層。圖2 裝置1實驗裝置過程如下：1.裝置由一個鼓風(fēng)機、一個氣體緩沖瓶、一個玻璃氣體轉(zhuǎn)子流量計、三只帶孔橡膠塞的玻璃瓶分別盛放甲醛溶液、吸收液、尾氣處理液。2.在相應(yīng)的瓶子中精確移入一定量的各種溶液，打開鼓風(fēng)機，并調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機至一定頻率，確保各個瓶子出口處密封性良好。觀察玻璃氣體流量計，當(dāng)讀數(shù)穩(wěn)定時，說明氣

19、體緩沖瓶內(nèi)的氣體已經(jīng)飽和且穩(wěn)定，這時緩慢調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機的頻率，并觀察氣體流量計，使得讀數(shù)達(dá)到固定的流量值。一定流速的氣體會直接通入到甲醛溶液瓶，這樣帶出的氣體就會含有一定量的甲醛（甲醛溶液要足量才能保證氣體濃度恒定），甲醛氣體出來后通過PID濃度檢測儀然后進入吸收液的瓶子中，被吸收液吸收，然后在一定的時間間隔用移液槍取吸收液，進行紫外分光光度儀測量其波長，數(shù)據(jù)帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，就可以得出甲醛濃度的變化。為了確定吸收液的配比（吸收液由甲醛標(biāo)準(zhǔn)液和水組成）在此裝置下，我們接連做了近10組的實驗，在不同的甲醛濃度下、不同的氣體流速下，數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)曲線對比，最終采用此種配比：甲醛溶液：20ml甲醛標(biāo)準(zhǔn)液+1

20、80ml水；200ml吸收液。2.6吸附實驗裝置圖3 氣體吸附裝置21.鼓風(fēng)機 2.甲醛溶液 3.氣體緩沖瓶 4.氣體流量計 5、6.調(diào)節(jié)閥門 7.玻璃吸附柱 8.采樣口 9.吸收液裝置工作過程如下：由1鼓風(fēng)機鼓出空氣，直接到達(dá)瓶2甲醛溶液瓶，空氣進入發(fā)生瓶后，會將一定量的甲醛有機溶劑蒸汽帶出，從而得到一定濃度的甲醛氣體?？紤]到氣態(tài)鼓泡法產(chǎn)生的氣體濃度不穩(wěn)定，特設(shè)置3號氣體緩沖瓶，使甲醛氣體的濃度更加穩(wěn)定。從3號瓶出來的氣體會經(jīng)過4號PID濃度檢測儀，接著通過6號閥門控制氣體進入玻璃吸附柱，考慮到實驗裝置的入口濃度調(diào)試需要設(shè)置一旁路調(diào)節(jié)，所以閥門5、6負(fù)責(zé)排放口的切換。氣體經(jīng)過玻璃吸附柱的三層

21、活性炭層，8號為四個氣體采樣口，可以直接獲得甲醛濃度。氣體被吸收后，進入吸收液9瓶，9號瓶吸收液的作用一是測量排除氣體的吸光度，確定參與氣體甲醛濃度，二是起到尾氣處理作用。玻璃吸附柱的規(guī)格是30*1200mm，吸附柱為三段，每段用不銹鋼鐵絲網(wǎng)支撐，鐵絲網(wǎng)上填充一定質(zhì)量的活性炭（12克左右）。2.6.1具體實驗步驟1. 試驗前保持所有裝置洗滌干凈并且干燥完畢。1. 實驗開始前記錄實驗室的大氣壓、溫度、濕度等環(huán)境因素。2. 每次吸附實驗均使用新鮮活性炭。實驗前活性炭放入烘箱80烘干約1小時，每段用電子天平稱量12g活性炭，裝填完畢后連接好管路。3. 向2號瓶移入20ml甲醛標(biāo)準(zhǔn)液和180ml蒸餾水

22、。連接好所有管路，并保障氣密性。4. 打開鼓風(fēng)機1，關(guān)閉閥門6，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機頻率，并觀察4氣體流量計，石砌體流速穩(wěn)定在某值，配成一定濃度的甲醛氣體。5. 在5號閥口測量氣體濃度，帶氣體濃度穩(wěn)定關(guān)閉閥門5，打開閥門6，是氣體進入吸附柱，按下秒表。6. 實驗開始后，每隔一定時間用PID檢測儀測定4個采樣口氣體濃度。7. 當(dāng)每隔采樣口氣體濃度一樣時，說明活性炭吸附飽和，可停止實驗，關(guān)閉鼓風(fēng)機，并關(guān)閉閥門6。8. 把玻璃柱內(nèi)活性炭迅速取出，分別用電子天平迅速度稱量質(zhì)量。2.7測定吸附容量在吸附實驗中，活性炭吸附容量的確定主要采用稱量法。通過稱量吸附前后活性炭的質(zhì)量，利用下式（3.4）就可以計算該甲醛氣體

23、在一定工況下的吸附容量。X=m2-m1m1 (3.4)其中：X活性炭的吸附容量，g/g； m1活性炭吸附前的質(zhì)量，g； m2活性炭吸附后的質(zhì)量，g；第三部分 實驗結(jié)果與討論3.1 甲醛標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定采樣后，補充稀釋液到采樣前的體積。用移液槍精確吸取2ml的樣品溶液于10ml的比色管中，按制作標(biāo)準(zhǔn)曲線的操作步驟測定吸光度。在每批樣品測定時，用2ml的未采樣的吸收液，按相同的步驟做試劑空白紙滴定。表4 標(biāo)準(zhǔn)溶液吸光度紫外可見光分光光度計（Thermo NANODROP 2000）測量甲醛溶液吸光度管號01234567標(biāo)準(zhǔn)液ml00.10.20.40.81.21.62吸收液ml21.91.81.61

24、.20.80.40甲醛含量00.20.40.81.62.43.24550nm吸光度1號0.0590.0820.1110.1420.2550.360.4430.579550nm吸光度2號0.030.0650.0820.120.2070.3170.450.505550nm吸光度3號0.0380.0450.0810.1310.1920.2510.3680.455吸光度均值0.0420.0640.0910.1310.2180.3090.4200.513由表中數(shù)據(jù)我們易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)樣品的每次取量相等時，隨著甲醛含量的增加，由吸光光度儀測定溶液在550nm下的吸光度是逐漸增加的，我們猜測該關(guān)系呈線性變化。在實

25、驗室環(huán)境下，配制上述標(biāo)準(zhǔn)液，編號07，用標(biāo)準(zhǔn)比色皿在分光光度計儀器上測量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)溶液的分光度。做三組實驗，獲得各組吸光度數(shù)據(jù)，取平均值繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖4 實驗室甲醛吸收液樣品圖從實驗室配制溶液顏色來看，甲醛濃度越高，溶液呈紫色越深，可明顯對比出不同濃度溶液的顏色。我們做三次實驗，取平均值，得出上表數(shù)據(jù)，通過MATLAB繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線：對表4三組實驗數(shù)據(jù)平均值進行線性擬合，結(jié)果為：圖5 樣品標(biāo)準(zhǔn)曲線由表4的三組數(shù)據(jù)平均值數(shù)據(jù)擬合方程：y=0.1169x+0.0365,其中x代表甲醛濃度/ml,y代表溶液在550nm時吸光度。決定系數(shù)R2=0.9941,說明曲線擬合程度較好。在得出標(biāo)準(zhǔn)曲線的情況下，

26、后面我們在檢驗滴定、吸附甲醛濃度時，只需測量溶液的吸光度，代入公式，即得出真實甲醛濃度。圖6 三組實驗吸光度對比圖我們把三組實驗數(shù)據(jù)分別進行了線性擬合，對比來看，各組間差異很小，比較貼合實際。說明實驗誤差很小。第二部分 活性炭吸附規(guī)律的研究1、控制氣體流速和甲醛初始濃度每隔20分鐘從氣體吸收瓶中取樣在裝置構(gòu)建好的前提下，不裝活性炭，向2號瓶移入20ml甲醛標(biāo)準(zhǔn)液和180ml蒸餾水。連接好所有管路，并保障氣密性。打開鼓風(fēng)機1，關(guān)閉閥門6，調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機頻率，使得氣體流量保持在30ml/min 。一次，共取樣八次，八個樣品一次通過Thermo NANODROP 2000分光光度儀測量吸光度，如圖7所示

27、，每個樣品隨著時間遞增，可看出在光度儀上的峰值一次增加，這表明所對應(yīng)的吸收液甲醛濃度一次增加。圖7 吸光光度儀測量甲醛吸收液吸光度（第一組）第一組調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機氣體流速為0.3m/s，氣體緩沖瓶中的甲醛初始約為濃度為5000mg/L。圖8 吸光光度儀測量甲醛吸收液吸光度（第二組）第二組調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機氣體流速為0.5m/s，氣體緩沖瓶中的甲醛初始約為濃度為2000mg/L。圖9 吸光光度儀測量甲醛吸收液吸光度（第三組）第三組調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機氣體流速為0.4m/s，氣體緩沖瓶中的甲醛初始約為濃度為1000mg/L。2、活性炭穿透曲線在裝置2中的玻璃吸附柱中裝入三段煤質(zhì)活性炭，每段活性炭裝填均為4cm，并用電子天

28、枰稱得質(zhì)量為18.32g。首先我們測定進氣口濃度，出氣口濃度，并控制一定的氣體流速，來擬合穿透曲線。圖10 穿透曲線圖10的穿透曲線為氣體流速為0.3m/s，氣體緩沖瓶中的甲醛初始約為濃度為5000mg/L。 圖11 甲醛穿透曲線圖11，氣體流速為0.5m/s，氣體緩沖瓶中的甲醛初始約為濃度為2000mg/L。圖12 甲醛穿透曲線圖12氣體流速約為0.4m/s，氣體緩沖瓶中的甲醛初始約為濃度為1000mg/L。結(jié)論：當(dāng)進口濃度和流速一定時，隨著床層厚度的加大，穿透曲線的形狀基本相同，吸附傳質(zhì)區(qū)中心點的斜率幾乎相等?；钚蕴康拇矊雍穸葍H僅影響了到達(dá)吸附穿透的時間和飽和作用時間，這是因為在一定的進口

29、濃度和流速下，吸附傳質(zhì)速率一定，吸附傳質(zhì)區(qū)高度相同，因此床層厚度僅僅是改變穿透時間，只能使穿透曲線左右平行地移動。接著，我們保持大致相同的甲醛質(zhì)量濃度，改變氣體流速，研究該煤質(zhì)活性炭的穿透曲線。圖14 改變流速甲醛穿透曲線有圖可知：三組實驗的甲醛質(zhì)量濃度分別為2242mg/m3、2349mg/m3、2389mg/m3，可認(rèn)為差別不大，改變氣體流速分別為0.29m/s、0.42m/s、0.51m/s，即在相同的進口濃度下，氣體流速增大使穿透曲線變陡峭，吸附傳質(zhì)區(qū)中心點的斜率增大，穿透時間和飽和時間前移。這可能是因為氣體在塔內(nèi)的流速加快，吸附質(zhì)在柱內(nèi)的停留時間變短，與活性炭的接觸不充分,使得穿透時

30、間變短,同時吸附傳質(zhì)區(qū)變長。3.活性炭穿透參數(shù)在測完穿透曲線后，我們結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)又接著綜合考慮氣體流速、進口濃度、穿透時間、傳質(zhì)區(qū)高度與飽和吸附量之間的關(guān)系。表5 該煤質(zhì)活性炭對甲醛的吸附參數(shù)序號流速m/s進口濃度mg/m3穿透時間min傳質(zhì)炭層高度cm飽和吸附容量g甲醛/g活性炭10.3514892387.300.183720.3525611267.820.223130.4110311856.100.182340.41245610010.30.240150.5215231557.510.165060.5225641358.050.1726結(jié)論：隨著口濃度的增大，穿透時間會縮短，傳質(zhì)區(qū)高度會變

31、長，而活性炭的飽和吸附容量會增大。在相同的進口濃度下，增大氣體進口流量，那么活性炭吸附甲苯的穿透時間會縮短，而傳質(zhì)區(qū)高度變長，但是活性炭的飽和吸附容量則會減小。根據(jù)表5數(shù)據(jù)，不同的甲醛進口濃度和不同流速下的穿透時間與傳質(zhì)區(qū)高度變化關(guān)系較明顯：圖15 甲醛穿透時間和傳質(zhì)區(qū)高度關(guān)系隨著濃度的增大，穿透時間變長，濃度在一定的的范圍變化時，對于12cm的活性炭床層，甲醛的穿透時間相應(yīng)地在60-250min的范圍內(nèi)緩慢地縮短，甲醛傳質(zhì)區(qū)高度相應(yīng)地在一的范圍內(nèi)緩慢地增長，而活性炭對甲苯的吸附容量在0.16-0.24的范圍內(nèi)變化。把活性炭吸附甲醛的穿透時間Ta和傳質(zhì)區(qū)高度Za隨進口濃度C的變化用直線進行擬合,結(jié)果分別為Ta=273.06-0.069C和Za=4.29+0.0019C,相關(guān)系數(shù)分別為-0.8365和0.8539,P分別為0.019和0.026,相關(guān)性良好。由此兩個公式，在得知甲醛氣體濃度的情況下，我們就可以計算出所需該煤質(zhì)活性炭的穿透時間Ta和傳質(zhì)區(qū)高度Za。4.活性炭的表征圖16 電鏡放大