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现代工业生产中,酸雾主要产生于化工、电子、冶金、电镀等行业的用酸过程中,给人类造成的很大的危害。因此,加强对酸雾的治理,成为一个迫在眉睫的问题。在酸雾控制技术中,吸附法是一种重要的且具有独特优势的方法。本研究旨在开发一种对酸雾治理效果优越的、廉价的新型复合吸附剂。
首先,在实验室前期研究成果及有关文献的基础上,初选了固体废弃物A、一种矿物B和Ca(OH)2作为吸附剂的原料。
在初选了原料后,以BET比表面积为考察指标对A和B进行一定的改性实验。
通过微波法及传统碱法两种方法对A进行了正交改性实验,结果显示,用传统NaOH改性时,在NaOH溶液浓度为1 mol/L,固液体积比为1:15,温度为90℃,改性时间为15小时的条件下,得到的改性A BET比表面积可达72.06m2/g,而微波改性法,采用2 mol/L,的NaOH溶液,液固比2 ml/g,在495W的功率下,改性30分钟条件下,所得A比表面积仅为26.87 m2/g。并且从扫描电镜也可以看出传统NaOH改性的A要优于微波法。因此本实验就采用传统的NaOH改性方案对A进行改性。
B采用的是盐酸改性法,主要是将B在3%盐酸中煮沸1小时,冷却,用去离子水稀释,氢氧化钠溶液中和至中性,继续煮沸,抽滤;然后在室温的条件下风干,接着在110℃下烘干至恒重;干燥后送入马弗炉进行焙烧。通过SEM照片和孔径分布曲线,发现B在盐酸改性后,表面变得粗糙,孔道丰富,微孔数量增多,改性后BET比表面积由69.03 m2/g增加到104.05 m2/g,增加了50.7%之多。孔体积也由0.12 cm3/g增加到了0.17 cm3/g。
对A和B进行改性研究之后,选用了试验次数比较少、试验点均匀分布的均匀配方设计法来进行吸附剂的配方设计。以固定吸附柱出口浓度达到150mg/m3时,单位质量吸附剂的吸附氯化氢的量y(mg/g)为因变量,三种原料改性B(x1)、改性A(x2)、Ca(OH)2 (x3)的质量百分数为自变量,通过SPSS进行二次回归,得到回归方程并求其最大值。结果显示x2=0.50,x1=0.35,x3=0.15时,y取得最大值265.6mg/g。因此确定最优配方为:改性A、改性B和Ca(OH)2重量比为50:35:15。
选取最优配方的复合吸附剂,进行固定床去除盐酸雾实验,发现初始浓度越大,出口浓度到达150 mg/m3所用的时间越短;随着空速的提高,HCI与吸附剂的接触时间变短,去除效果呈下降趋势;随着气体酸雾相对湿度的提高,吸附剂对HCl的去除能力首先呈逐渐增加趋势,到相对湿度约为90%时达到最高,之后呈稳定中略有下降的趋势。以出口浓度达到150 mg/m3作为穿透点,测定了复合吸附剂的对盐酸雾的吸附穿透曲线,在文中测定条件下复合吸附剂的穿透时间为10小时,穿透吸附氯化氢容量为265.6mg/g,饱和吸附氯化氢容量为446.2mg/g。
最后探讨了相关机理,认为在固定床去除盐酸雾的过程中,包含了物理吸附、化学吸附和化学吸收过程。