新型盐酸雾吸附剂的实验研究

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结合实验室前期研究成果以及阅读相关文献的基础上,本研究初选了熟石灰、天然沸石、氧化铝三种材料作为制备吸附剂的原料。首先对已有六种天然沸石进行初筛,选择了一种性能较优的天然沸石作为制备吸附剂的原料之一。  初选原料之后,以比表面积为考查指标,对选定的天然沸石进行了改性实验。采用盐酸改性以及氯化锌金属盐浸渍法对其进行正交改性实验。实验结果表明,采用盐酸改性时,在盐酸溶液浓度为9%,液固比为8 mL/g,煮沸时间为1.5h,焙烧温度为300℃时,得到的改性沸石的比表面积可达208.0m2/g,是改性前(18.1m2/g)的11.5倍。采用氯化锌金属盐浸渍改性时,在氯化锌浓度为0.5mol/L,液固比为4mL/g,浸渍时间为6h,焙烧温度为360℃时,得到的改性沸石的比表面积为18.9 m2/g,较改性前(18.1 m2/g)几乎没有改善。对采用盐酸改性前后的沸石进行表征,得出经过酸改性之后,沸石的表面更加粗糙,孔道更加丰富,孔道之间的连通性更好,微孔数量增多,比表面积大幅度提高,总孔体积增大。因此,选用盐酸改性的方法对天然沸石进行改性实验。  对天然沸石改性之后,以熟石灰、改性沸石、氧化铝为原料,采用配方的均匀设计法进行吸附剂配方的设计。以固定床吸附柱出口浓度达到150mg/m3时,单位质量吸附剂的吸氯量为因变量,以熟石灰、改性沸石、氧化铝的质量分数为自变量,通过回归分析和规划求解,确定吸附剂的较好配方,并命名该复合吸附剂为A。  制备吸附剂A,并在固定床反应器上进行盐酸雾吸附性能的测试。实验发现,吸附剂的制备过程的最佳水粉比为47%±3%;焙烧温度为300℃时,吸附剂对盐酸雾的吸附性能较优;圆柱状吸附剂对盐酸雾的去除效果优于颗粒状吸附剂;初始浓度越高,吸附剂的穿透时间越短;随着盐酸雾相对湿度的提高,吸附剂去除盐酸雾的能力呈现先提高后降低的趋势,到湿度达到80%时,去除性能最优;随着吸附剂填装高度的增高,吸附时间、吸附量以及吸附剂床层的压损都呈现增加的趋势;随着聚乙二醇的添加,吸附剂去除盐酸雾的能力呈现先提高后降低的趋势,当添加量为5%时,吸附剂性能最优,命名该复合吸附剂为B。  在固定床反应器上,以吸附柱出口浓度达到150 mg/m3为穿透点,测定了复合吸附剂B的穿透曲线,得出其穿透时间为10h,穿透容量为248.6mg/g。同时测定复合吸附剂B的饱和吸附曲线,得出其饱和吸附容量为504.5 mg/g。  复合吸附剂去除盐酸雾的过程包括外扩散、内扩散、表面扩散、物理吸附、化学吸附以及物理吸收和化学吸收,是一个多机理的去除过程,为吸着过程。  复合吸附剂的吸附反应产物为含有结晶水的氯化钙以及硅铝酸盐矿物,对环境没有二次污染。
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