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低温微氧条件下AsH_3气体吸附净化研究

作 者: 柏杨巍
导 师: 宁平
学 校: 昆明理工大学
专 业: 环境工程
关键词: 黄磷尾气 AsH3 磺化酞菁钴 改性活性炭 吸附净化
分类号: X701
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


我国是世界上重要的磷生产国和磷出口国。综合利用黄磷尾气这一重要一碳化学资源、保护环境成为我国磷化工企业走可持续发展道路所面临的重大课题,也为黄磷尾气综合利用规模化提供了必要条件。黄磷尾气富含高浓度一氧化碳,其无法得到较好利用最重要的限制因素是尾气中含有较多的杂质,如硫、磷、砷、氰等等,这些杂质因无成熟深度的净化技术,导致其长期无法全部利用。本文重点研究了改性活性炭吸附净化黄磷尾气中低浓度AsH3杂质的性能。本文筛选了活性炭吸附剂的活性组分;在活性组分确定的前提下对改性活性炭吸附净化AsH3气体做单因素实验,研究吸附剂的吸附性能,对空白活性炭、吸附穿透AsH3的空白活性炭、Cu(NO3)2改性活性炭、吸附穿透AsH3的Cu(NO3)2改性活性炭、Cu(NO3)2/CoPcS改性活性炭、吸附穿透AsH3的Cu(NO3)2/CoPcS改性活性炭进行N2-BET、SEM-EDS表征,为机理研究提供数据;通过基础实验数据和表征结果共同研究吸附剂对AsH3的净化机理。通过研究表明:改性炭在制备过程中适当增加Cu(NO3)2的浓度有利于提高其吸附AsH3的能力,增加CoPcS的浓度也有利于提高改性活性炭吸附净化AsH3的能力、焙烧温度400℃为最佳制备条件;吸附反应阶段较适宜的体积空速为2118h-1、氧体积分数2%、吸附温度为90℃。N2吸附表征了活性炭的比表面积和孔结构性质,与原活性炭相比,Cu(NO3)2与CoPcS混合浸渍改性活性炭的比表面积和孔体积稍有增加,对AsH3的吸附能力却显著提高,说明AsH3与浸渍剂在活性炭表面发生了化学反应;孔径分布说明AsH3在改性炭的中孔或大孔上参与化学吸附造成微孔扩充,而不是微孔填充和覆盖。Cu(NO3)2/CoPcS改性活性炭吸附剂对AsH3吸附可能是发生于界面的化学吸附,改性炭的表征结果证实了吸附剂表面吸附前后的变化,初步研究了改性活性炭的净化机理,认为Cu(NO3)2/CoPcS改性活性炭对AsH3有较大的吸附量和净化功能,AsH3气体可能在活性炭表面转化为砷单质(As)和三氧化二砷(AS203)。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-10
  1.1 研究背景和意义  8-9
  1.2 主要研究内容  9-10
第二章 文献综述  10-23
  2.1 AsH_3的性质及研究现状  10-11
    2.1.1 AsH_3的性质和产生  10
    2.1.2 AsH_3的毒性  10-11
    2.1.3 AsH_3的净化脱除  11
  2.2 黄磷尾气  11-16
    2.2.1 黄磷尾气的产生与组成  11-13
    2.2.2 黄磷尾气净化技术  13-16
  2.3 黄磷尾气的主要用途  16-20
    2.3.1 热值利用  16-17
    2.3.2 合成化工产品  17-20
  2.4 酞菁及其化合物  20-22
    2.4.1 酞菁化合物结构及性质  20-21
    2.4.2 磺化酞菁钴  21
    2.4.3 负载型酞菁催化剂研究进展  21-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 实验方法及分析  23-33
  3.1 吸附剂的制备  23-24
    3.1.1 吸附剂制备装置及药品  23
    3.1.2 所用磺化酞菁钴结构讨论  23-24
    3.1.3 制备方法的选择  24
    3.1.4 吸附剂制备  24
  3.2 吸附剂吸附穿透实验  24-26
    3.2.1 实验装置  24
    3.2.2 实验流程及条件  24-26
  3.3 分析方法  26-30
    3.3.1 流量计校正  26-27
    3.3.2 穿透吸附容量计算  27
    3.3.3 AsH_3的测量二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法  27-30
  3.4 吸附剂表征  30-32
    3.4.1 吸附剂宏观物性表征  30-31
    3.4.2 吸附剂微观物性表征  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第四章 吸附实验结果及分析  33-63
  4.1 吸附剂活性物质的筛选  33-34
  4.2 单因素试验  34-39
    4.2.1 单因素试验条件  34-39
  4.3 改性活性炭吸附剂的表征  39-61
    4.3.1 N2-物理吸附  39-42
    4.3.2 扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)表征  42-61
  4.4 本章小结  61-63
第五章 结论和建议  63-65
  5.1 结论  63-64
  5.2 后续研究及建议  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-70
附录A 攻读硕士期间取得的成果  70-71
附录B 攻读硕士期间参与的科研项目  71

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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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