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改性活性炭纤维脱除低浓度硫化氢气体的研究

作　者: 宋庆锋
导　师: 张永春
学　校: 大连理工大学
专　业: 工业催化
关键词: 硫化氢 活性炭纤维 二氧化碳 改性 再生
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 413次
引　用: 2次
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内容摘要


低浓度H2S的存在导致很多有用气体资源（例如工业生产排放的大量CO2）的浪费。只要将其中H2S等有害气体脱除，有用气体就可以被回收利用。用改性ACF作为吸附剂不仅可以有效的脱除气体中的低浓度H2S，而且还具有成本低、操作简便、脱硫效率高等优点。在此背景下，并结合前人的研究成果，采用固定床动态吸附实验，以改性ACF吸附H2S的性能作为研究重点，并结合各种表征手段，从五个方面对改性ACF脱除低浓度H2S进行了深入的研究，主要研究内容如下：一、碱性物改性ACF脱除低浓度H2S的研究脱除N2中的H2S时，含K2CO3改性ACF的脱硫性能较好，这是由于碳酸根与H2S的反应速率最大；脱除CO2中的H2S时，KOH改性ACF的脱硫性能较好，这是由于CO2的酸性对H2S在ACF上的吸附和离解有抑制作用，碱性较高的改性ACF可缓解CO2的这种不利影响；用改性ACF脱除H2S时，在原料气中混入O2有利于提高改性ACF的脱硫性能。二、过渡金属改性ACF脱除低浓度H2S的研究Cu2+、Zn2+、Ag+改性的ACF具有较好的脱硫性能：预热处理使改性ACF表面增加的含氧结构有利于提高改性ACF的脱硫性能；提高吸附温度有利于提高改性ACF的脱硫性能；原料气中O2的存在可以提高改性ACF的脱硫性能，主要原因是金属离子促进ACF催化O2氧化H2S生成单质硫；原料气中的CO2使改性ACF的脱硫性能降低的主要原因是CO2的酸性和CO2与H2S之间的竞争吸附。三、铁盐改性ACF常温脱除低浓度H2S的研究预热处理后的硝酸铁改性ACF在常温下有较好的脱硫性能；影响脱硫性能的主要因素是吸附剂的含氧结构、相对湿度、孔结构和比表面积。此外，氧化铁担载量和吸附剂的碱性是提高吸附剂的脱硫性能的次要因素。四、脱除CO2中低浓度H2S的研究通过增加改性ACF的含氧结构和碱性有利于提高改性ACF脱除CO2中低浓度H2S性能；常温（298K）下，CO2的酸性在吸附中起主要作用；高温（573K）下，CO2的氧化性在吸附中起主要作用；随着吸附温度的升高，CO2与ACF形成的含氧结构增多，CO2的存在有利于改性ACF去除H2S，573K是适宜的吸附温度。五、脱低浓度H2S的改性ACF再生方法的研究气体热再生法对改性ACF有较好的再生效果；不同再生方法的再生效果的不同是由不同改性ACF脱除H2S的吸附机理的不同和不同再生方法的再生机理的不同造成的。通过上述研究，我们对改性ACF脱除气体中H2S的反应机理以及各种因素对改性ACF脱硫性能的影响有一个更加清楚的认识，从而为工业上有效提高改性ACF的硫容量并实现其再生重复使用，进而高效地脱除H2S积累了基础数据。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
1 文献综述  11-25
  1.1 吸收法脱除H_2S  12-13
    1.1.1 物理吸收法  12
    1.1.2 化学吸收法  12-13
    1.1.3 物理化学吸收法  13
  1.2 湿式氧化法脱除H_2S  13-15
  1.3 吸附法脱除H_2S  15-16
    1.3.1 不可再生的吸附剂  15
    1.3.2 可再生的吸附剂  15-16
    1.3.3 分子筛吸附剂  16
  1.4 干法氧化法脱除H_2S  16-17
  1.5 分解法和生物法脱除H_2S  17-18
  1.6 ACF脱除低浓度 H_2S  18-23
    1.6.1 ACF的结构特点  18-20
    1.6.2 ACF吸附H_2S气体的研究进展  20-22
    1.6.3 改性 ACF吸附H_2S气体的研究进展  22-23
  1.7 CO_2的简单介绍  23
  1.8 脱硫方法小节  23-24
  1.9 选题依据与意义  24-25
2 实验方法  25-33
  2.1 实验药品及原料  25-28
    2.1.1 实验药品  25-26
    2.1.2 实验用 ACF原料  26-28
  2.2 实验装置与仪器  28-32
    2.2.1 配制原料气  28-29
    2.2.2 实验装置和实验步骤  29-30
    2.2.3 气体热再生装置和实验步骤  30-31
    2.2.4 溶剂再生实验步骤  31
    2.2.5 硫容量计算方法  31-32
  2.3 吸附剂的物化性能表征  32-33
    2.3.1 含硫物质的检测  32
    2.3.2 氮氧化物的检测  32
    2.3.3 pH值的测定  32
    2.3.4 热重分析  32
    2.3.5 质谱分析  32
    2.3.6 比表面积和孔径分布  32-33
3 碱性物改性 ACF脱除H_2S的研究  33-37
  3.1 浸渍物种类对脱硫效果的影响(N_2-H_2S体系)  33-34
  3.2 浸渍物种类对脱硫效果的影响(CO_2-H_2S体系)  34-35
  3.3 原料气中O_2含量对脱硫效果的影响  35-36
  3.4 本章小节  36-37
4 过渡金属改性 ACF脱除低浓度 H_2S的研究  37-43
  4.1 不同过渡金属改性 ACF对脱硫性能的影响  37-38
  4.2 预热处理对脱硫性能的影响  38-40
  4.3 吸附温度对脱硫性能的影响  40
  4.4 常温下，O_2和 CO_2对脱硫性能的影响  40-41
  4.5 本章小结  41-43
5 铁盐改性 ACF常温脱除H_2S的研究  43-55
  5.1 预热处理对铁盐改性 ACF脱硫性能的影响  43-45
  5.2 铁盐浸渍量对脱硫性能的影响  45-46
  5.3 不同铁盐改性 ACF脱硫性能比较  46-48
  5.4 CO_2和相对湿度对铁盐改性 ACF脱硫性能的影响  48-49
  5.5 吸附机理的探讨  49-54
  5.6 本章小结  54-55
6 脱除 CO_2中低浓度 H_2S的研究  55-62
  6.1 浸渍物对脱硫性能的影响  55-57
  6.2 常温下，CO_2浓度对脱硫性能的影响  57-58
  6.3 高温下，CO_2浓度对脱硫性能的影响  58-60
  6.4 吸附温度对脱硫性能的影响  60-61
  6.5 本章小节  61-62
7 脱低浓度 H_2S的改性 ACF再生方法的研究  62-72
  7.1 溶剂再生结果  64-65
  7.2 气体热再生结果  65-66
  7.3 碱性物改性 ACF再生机理的讨论  66-67
  7.4 过渡金属改性 ACF再生机理的讨论  67-68
  7.5 预热处理改性 ACF再生的应用讨论  68-71
  7.6 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-78
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  78-79
致谢  79-80

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废气的处理与利用
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