吸附剂改性实验与富氧工艺过程模拟的开题报告

吸附剂改性实验与富氧工艺过程模拟的开题报告
一、选题背景及意义
优化工业过程中常常需要利用吸附剂来净化废气或废水中的有害物质。

常用的吸附剂如活性炭、分子筛等，在平常使用中，它们具有吸附
效率高、易于再生等优点。

但对于某些固体或液体颗粒物等细小污染物
的吸附，常规吸附剂往往难以达到理想的效果。

因此，如何改性吸附剂，提高其对于微小污染物的吸附能力，是当前的一个研究热点。

同时，氧气在一些工业过程中也扮演着非常关键的角色。

像电弧炉、平炉等工业熔炼过程中，人们往往需要将富氧（氧气含量高于空气的气体）引入炉内，以加速燃烧反应使得工业物料更快地融化。

因此，对于
富氧工艺的研究也具有重要的实践意义。

因此，开展吸附剂改性实验及富氧工艺过程模拟的研究，对于优化
工业过程、提高工业生产效率和保护环境等方面，具有重要的意义和应
用价值。

二、研究目的
本研究旨在：
1.通过对某些吸附剂的改性实验，提高其对于微小污染物的吸附能力；
2.通过富氧工艺过程模拟，优化富氧工艺，以提高其效率和安全性。

三、研究内容
1.吸附剂改性实验
将常见的吸附剂如活性炭、分子筛等进行改性实验，采用不同的改
性方法如表面改性、孔道修饰等，比较不同改性方式对于吸附剂吸附性
能的影响，得出各种吸附剂的最佳改性方式及其对于微小污染物的吸附
效果。

2.富氧过程模拟
依据工业生产实际，选取电弧炉熔炼过程为案例，建立富氧工艺过
程模拟模型，模拟模型应包括氧气供给、炉温变化、物料融化、金属熔
池轨迹等。

通过模拟计算发现，富氧工艺中氧气供给量、供氧方式等参
数对于工艺效率、产品质量及工艺安全性的影响。

四、研究方法
1.吸附剂改性实验
选用常见的石墨烯、硅藻土、活性炭等吸附剂，分别进行表面改性、孔道修饰等实验，采用BET 等测试手段对吸附剂的比表面积、孔径大小、孔道分布等特性进行分析和表征，最后比较各种吸附剂的吸附性能，找
到最佳改性方式及其对于微小污染物的吸附效果。

2.富氧过程模拟
通过电弧炉熔炼过程为例，利用 MATLAB 等软件建立富氧工艺过程
模拟模型，考虑氧气进口供给、炉温控制、物料融化等因素，通过计算
机仿真计算出不同富氧工艺参数下的工艺效率、产品质量和安全性等因素。

五、预期成果
1.明确各种吸附剂改性方式对吸附性能的影响，找到最佳改性方式
及其对于微小污染物的吸附效果；
2.建立基于 MATLAB 等软件的富氧过程模拟模型，确定不同富氧工
艺参数下的工艺效率、产品质量和安全性的变化情况；
3.研究成果可为优化工业过程、提高生产效率和保护环境等提供有
效的理论和技术支持。

六、预期进度安排
第一年：
1.阅读相关文献资料，了解吸附剂改性方法和常见的富氧工艺过程；
2.进行吸附剂性能测试，确定改性方式，比较不同改性方式对于污
染物吸附能力的影响；
3.仿真富氧工艺过程，分析不同富氧工艺参数对于熔炼效果的影响。

第二年：
1.总结和分析吸附剂改性实验数据，研究改性后吸附剂的吸附性能
及其对于微小污染物的吸附效果；
2.根据第一年模拟结果，确定最佳的富氧工艺参数；
3.仿真不同富氧工艺参数下的效果变化，并对模拟结果数据进行统
计分析。

第三年：
1.编写研究报告，包括研究背景、方法、实验结果、分析和总结等
内容；
2.撰写学术论文，提交学术期刊进行发表；
3.准备口头答辩，对于研究成果进行总结和展示。

七、参考文献
1. Veerakumar, P., et al. Modification of activated carbon to enhance adsorption capacity—a review. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2016, 4(2):1920-1935.
2. Guo, T., et al. Progress in high-oxygen-enrich environment combustion study. Beijing, Press of Beijing Institute of Technology, 2019.
3. Koopialipoor, M., et al. A review of adsorbents used for the removal of VOCs from indoor air. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2018, 6(1):711-726.。