改性活性炭脱除养殖场臭气中的NH3与H2S

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:b110701007
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近年来,随着畜禽产品需求量的增加与利润空间的提升,集约化养殖场得到快速发展,很大程度上满足了市场需求、提高了经济效益;另一方面,养殖场带来的环境问题突显出来,特别是养殖场的恶臭气体污染,严重影响周围人民的身心健康、危害环境安全,对此类恶臭气体的研究与治理具有广泛的现实意义。NH3与H2S作为养殖场臭气的主要污染物,它们的治理已迫在眉睫,而吸附法去除NH3与H2S具有去除速度快、效率高的特点而受到人们的广泛关注。本论文选用太原新华化工厂生产的直径为3mm的柱状活性炭为原料活性炭(RAC),采用高压水热法、等体积浸渍法、高压水热和等体积浸渍联合法进行改性,并对改性活性炭进行固定床吸附NH3与H2S的性能进行了测定。结果说明:先在270℃下对原料活性炭进行高压水热改性3h,再在60℃下用10%CuCl2溶液等体积浸渍2h可以达到最佳吸附效果。进而考察确定改性活性炭吸附NH3与H2S的最佳操作条件,综合改性活性炭对两种气体的吸附特性,50℃时对两种气体总吸附效果最佳;混合气空速决定气流在吸附剂固定床层的停留时间,900h-1为最佳空速条件;在进气总浓度(浓度比为1:1)条件的测试中发现,550-650mg/m3为最佳混合气体总浓度。改性活性炭是一种可再生利用的吸附剂,研究它的再生方法及条件发现:在阶段式升温条件下,采用20%O2+15%H2Oin N2气氛对改性活性炭进行再生效果最好;对改性活性炭进行多次吸附-再生循环,通过考察去除率和吸附容量发现,随着循环次数的增多,去除率下降速度加快,吸附容量逐渐降低。同时,采用BET测定法、Boehm滴定法和FTIR测定法对活性炭样品进行表征分析。结果认为:高压水热法可显著改善活性炭孔隙结构,在高压水热改性的基础上再进行等体积浸渍可以进一步优化表面化学性质使其更有利于吸附,故联合法改性活性炭吸附性能最佳。吸附操作后比表面积、孔容积和表面官能团数量明显下降,再生操作可以很大程度上恢复活性炭的孔隙结构和表面官能团,但由于再生过程中活性炭部分烧结或吸附产物分解不够彻底等原因,导致孔道的塌陷、堵塞和表面官能团的部分消耗,使得再生后的活性炭总体吸附性能恢复不到新鲜改性活性炭的水平。改性活性炭的吸附-再生循环是一个孔隙的闭孔-扩孔循环过程,同时也是表面官能团消耗-恢复的过程。结果认为:随着吸附-再生循环次数的增加,比表面积和孔容积恢复率逐渐降低,有利于吸附的官能团逐渐减少,不利于吸附的官能团逐渐增加,活性炭吸附性能恢复难度加大。本实验中改性活性炭吸附NH3与H2S主要是孔隙结构与表面化学性质以及改性剂共同作用的结果。本论文针对活性炭吸附养殖场臭气中的NH与H2S,从活性炭的改性方法、吸附操作条件及活性炭孔隙结构和表面官能团方面进行了仔细考察,同时也对其再生方法及再生效果进行了探讨,对将来的实际应用有一定的实践指导意义。但由于时间有限,对于吸附及再生机理方面的研究还存在欠缺,建议将来做更深层次的研究。
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