大气污染控制工程实验三
颗粒活性炭吸附净化气体中的乙酸乙酯
1、实验目的和意义
活性炭吸附广泛用于大气污染、水质污染和有毒气体的净化领域。通常情况下，吸附法净化气态污染物系利用活性炭巨大比表面积所形成的良好物理吸附性能将废气中的污染气体分子吸附在活性炭表面，从而达到净化气体的目的。通过变温吸附操作，可实现吸附剂的再生并可得到浓集污染物的气体以利于后续的回收或进一步处理。
本实验采用固定床吸附器，用颗粒活性炭作为吸附剂、吸附净化浓度约为3000~5000mg/m3的模拟乙酸乙酯废气，通过一定工况条件下的吸附穿透曲线的测定可计算出动态吸附量、不同床层高度下的保护作用时间、传质区高度和不饱和度等参数，增加对吸附放热过程的认识。同时，通过热空气吹脱脱附实验可加深同学对变温吸附过程的认识。
通过实验应达到以下目的：
1） 深入理解吸附法净化有害废气的原理和特点。
2） 加深对吸附传质过程和穿透曲线的理解。
3）掌握通过实验手段获得吸附床设计参数的方法。
4）加深对热脱附过程的理解。
2、实验原理
活性炭通常是基于其较大的比表面积所形成的物理吸附性能来吸附气体中的乙酸乙酯的，产生物理吸附作用的力主要是分子间的引力。含污染物气流通过颗粒活性炭床层后，由于吸附速率的因素，形成一个传质吸附区，在形成相对稳定的传质区后，传质区基本上沿气流方向向前恒速推进。床尾出口气流浓度一开始保持不变，达到破点后，逐渐升高直到接近进口浓度。本实验通过穿透曲线的测定和数据处理可加深对吸附传质过程的理解，通过对吸附床温度监测可增加对吸附放热的认识，同时，通过对床层热气体脱附过程的观察，加深对变温脱附过程的认识。
3实验装置、流程
3.1实验流程
实验流程及装置如图3.1 所示。包括气体发生和计量系统，吸附柱（含底部加热）系统，采样及分析系统等。
1．主气流流量计 2，3. 配气流量计；4. 配气混合装置；5.鼓泡气体发生器；6. 混合缓冲器；7.吸附塔；8. 再生加热器；9. 配气气泵；10主气泵；a, b, c, d，e，f ，g阀门；T1，T2，T3.T4，T5温度传感器
系统不同阶段的阀门开闭状态情况：
起始阶段配气（为方式配气过程中的气体发生吸附作用，设置旁路）：关闭阀门a，d，f打开 b，c，e，g
吸附阶段：打开阀门b，d，e，f，g；关闭阀门a，c
脱附阶段：打开阀门a，c，d，g；关闭阀门b，e，f
图3.1 乙酸乙酯吸附台架实验装置
本实验采用鼓泡法配制一定浓度的乙酸乙酯气体。通过流量计1，2，3流量的控制及鼓泡发生器水浴温度的控制调节可配置出一定流量一定浓度的乙酸乙酯气体。经流量计2，3计量的空气通过恒温水浴鼓泡方式形成相对饱和的乙酸乙酯气体，与来自主气流管道流量计1的气体在混合配气装置4处稀释混合后通过缓冲器6进一步均化后可配制成一定气量和一定浓度的乙酸乙酯气体。
不锈钢吸附器共设有三个吸附段，外径为100mm，其中圆环形保温层厚度为25mm，吸附柱有效直径50mm。本实验中只有中间段装填有90mm厚度的颗粒活性碳层。吸附器底部设有气体电加热装置用于吸附床再生。每层吸附段均设有温度探头用于监测实验过程中的床层温度变化情况。
系统设置的管道阀门系统可实现配气旁路，吸附塔气体从上向下的吸附和热气体从下向上的脱附等流动线路。
气体中乙酸乙酯浓度定量分析采用气相色谱（已有标准曲线），辅以FID或PID有机气体分析仪确定出口气体采样时机。
3.2 实验仪器设备
气泵 压力7.5KPa，气量12m3/h 1台
大气污染控制工程试验
