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活性炭吸附丙酮及其常壓下的脫附規律

來源：廣州市怡森環保設備有限公司   2024年11月28日 07:49   16

活性炭吸附丙酮及其常壓下的脫附規律


　　活性炭吸附劑被廣泛應用于室內和工業廢氣中的揮發性有機氣體的去除。丙酮是一種常見的揮發性有機化合物,目前普遍采用活性炭吸附法對其進行處理；本文通過實驗研究和模擬研究相結合的方法獲取了活性炭-丙體系的總傳質系數,利用數學模型考察了常壓活性炭脫附丙酮過程床層濃度分布的動態行為及其各種因素對它的影響。

　　一、總傳質系數的獲取

　　由于總傳質系數受很多因素影響，經驗公式計算的傳質系數一般與實際的傳質系數有差別,在本文中利用模型與實驗數據的比較來獲取的傳質系數。如圖1所示。

活性炭吸附丙酮及其常壓下的脫附規律

　　二、常壓活性炭脫附丙酮過程濃度分布變化規律

　　常壓脫附過程床層氣相、固相濃度變化如圖2、圖3所示?？梢钥闯觯矊又袣庀酀舛鹊淖兓俣缺裙滔酀舛鹊淖兓臁？梢赃@樣來解釋這個現象:脫附初期,在床層進口段由于吹掃氣濃度低,脫附推動力大，脫附速度較快;脫附必然使得氣相濃度增大,下一段床層的脫附推動力隨之減小，脫附速度變慢,所以在脫附步驟的初期濃度分布曲線的斜率前段大后段小。脫附進行一段時間后,床層進口端大部分的丙酮被脫附，剩余的少量丙酮處于活性炭的吸附中心，分子表面能較低難以被脫附，因此脫附速度變慢。濃度分布曲線斜率變小，由于前段床層的脫附量小，使得進入下一段床層的氣體濃度較低,脫附推動力增大,速度加快,濃度分布曲線斜率變大；一段時間以后，濃度分布曲線在整個床層的斜率變得一致,濃度分布曲線成為一條直線。濃度在床層內呈直線分布,說明丙酮在床層各處的脫附難易程度已經相當，隨著脫附的進行,傳質區向右移動,濃度分布線向床層出口端平移。
活性炭吸附丙酮及其常壓下的脫附規律



活性炭吸附丙酮及其常壓下的脫附規律
　　三、床層初始濃度對常壓活性炭脫附丙酮過程濃度分布的影響

　　吸附過程進氣質量濃度分別為22.10、11.24、6.00g/m3吸附達到飽和后進行常壓脫附。當脫附溫度T= 293K、空塔速度v= 0.34 m /s吹掃氣質量濃度為C= 0 g/m3時,脫附過程床層氣相濃度變化如圖4所示。

　　從圖4中可以看出:在脫附過程初期，初始濃度較大，脫附速度較快,這是由于初始濃度較大時,大量的丙酮與活性炭結合得不是很緊密,分子表面能仍然較大，很容易被脫附;脫附進行一段時間后,不同初始濃度的床層,氣相濃度分布基本相同,這說明在常壓、吹掃氣濃度為零的條件下，吹掃脫附飽和活性炭在后期具有一致的脫附速度變化規律。
活性炭吸附丙酮及其常壓下的脫附規律

　　四、溫度對常壓活性炭脫附丙酮過程床層濃度分布的影響

　　圖5為脫附過程在不同溫度下進行161s時床層內氣相濃度分布圖。從圖5中可以看出,溫度變化對濃度分布曲線的形狀基本無影響,說明溫度變化對脫附過程總傳質系數的影響不大,在一個固定的時刻,溫度越高濃度分布曲線越靠近床層出口端,這是由于溫度升高,活性炭飽和吸附量減少,根據LDF模型傳質推動力增大,脫附速度增大的緣故。
活性炭吸附丙酮及其常壓下的脫附規律

　　通過實驗數據與模擬值的對比可知：常壓下活性炭脫附丙酮過程中濃度分布曲線斜率在床層進口端逐步減少,出口端逐步増大,最終在傳質區內趨于一致，濃度大致呈直線分布；增大脫附時的空塔速度對于處于活性炭吸附中心與活性炭結合緊密的丙酮的脫附效果不明顯；這些都成為研究活性炭吸附丙酮脫附規律的重要依據。

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