【开题报告】有机废气活性炭吸附再生一体化设备研制

开题报告

环境工程

有机废气活性炭吸附再生一体化设备研制

一、选题的背景与意义

有机废气(Volatile Organic Compounds, VOCs)主要由挥发性有机化合物组成，工业有机废气在涂装、印刷、电子、化工及食品等行业的生产加工中大量地产生，有机废气产生严重的烟雾，难闻的恶臭，并且能够生成二次污染气体，有机废气有些成分具有毒性，使人体产生各种疾病甚至致癌。在空气净化领域中，低浓度有机废气的净化是个难题，这类废气的浓度较低，一般都在1000 mg/ m3以下，这种情况下采用回收或燃烧的方法是不经济的。吸附净化是脱除低浓度VOCs最常用的方法之一，其设备简单，操作成本低，吸附剂具有较多选择性。活性炭是一种无毒无味，具有发达细孔结构和巨大比表面积的优良吸附剂，所以活性炭不仅用于污水和废水的处理，也用于有机废气的吸附去除。而活性炭使用一段时间以后，活性开始下降，不得不更换新炭，这种方法不但造成资源浪费，而且还大大增加了成本，所以实现活性炭的再生成为迫切的要求。

目前，活性炭再生方法主要有这几大类：加热再生法、药剂再生法、生物再生法、化学再生法、湿式氧化再生法等。由这些方法产生的活性炭再生设备种类繁多，有强制放电再生炉、自由电热式活性炭再生炉、回转窑式再生炉、热空气解吸装置等，然而这些设备存在着再生炉寿命短、间断生产、须人操作、炭磨损率相对较大、活性炭再生量小、活性炭再生率不高、不便于装拆和维护、适应性不强等使用方面的不足，再者活性炭吸附和再生没有实现一体化。因此，研究影响有机废气吸附和活性炭再生因素，并对由这些因素带来的问题进行探究和解决，设计一个有机废气活性炭吸附再生一体化装置，实现活性炭吸附后再生利用，在提高资源利用率，低能耗和低成本方面具有重要的意义。

二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：

在活性炭吸附应用于有机废气的净化中，为降低活性炭使用成本,需要对活性炭进行再生以重复使用，目前原位再生方式主要有脱附后催化燃烧,辅助设备较多，本课题拟通过设计一个一体化吸附再生实验装置，验证其净化有机废气及活性炭再生的效果，以期应用于有机废气的净化。在查阅文献的基础上，了解活性炭净化有机废气及

再生机理，通过搭建实验装置，考察搭建的一体化实验设备的效果及影响因素，对活性炭吸附再生一体化设备进行研究。

三、研究的方法与技术路线：

1.研究方法

微波辐照再生法是在热再生法基础上发展起来的活性炭再生技术。微波辐照是一种比较理想的活性炭再生方法。微波加热使活性炭进一步活化提高吸附容量，用这种方法再生活性炭的时间短，耗能低，设备构造简单。活性炭吸附微波再生方法可分为两类。一是引入物质或能量使吸附质分了与活性炭之间的作用力减弱或消失使吸附质脱附；二是依靠热分解或氧化还原反应破坏吸附质结构而达到除去吸附质的目的。微波一般是指波长在1mm到1m范围(相对频率为300~300000M H z)的电磁波。微波在传输过程中遇到不同的介质，依介质性质不同，会产生反射、吸收和穿透现象，这取决于材料本身的几个主要特性：介电常数、介质损耗系数、比热、形状和含水量等。在微波炉中，磁控竹辐射出的微波在腔内形成微波能量场，并以极高的速度改变正负极性，使活性炭中吸附的极性分子随正负极性改变而高频改变方向，在相互碰撞、摩擦中产生高热量，被吸附在孔道中的水和有机物质受热挥发和炭化，活性炭的孔道重新打开，活性炭本身也要吸收微波而升温，烧失一部分炭，使孔径扩大，从而使活性炭恢复到原来的吸附活性。

臭氧氧化再生法是用臭氧做氧化剂将吸附在活性炭上的有机物氧化分解，实现活性炭再生的方法。臭氧氧化再生会使活性炭表面酸性官能团增多，吸附苯酚的能力下降，所以必须找出合适的臭氧用量，在不改变活性炭表面化学性质的条件下，除去苯酚和其他氧化副产物。

2.技术路线

通过查阅文献，掌握活性炭净化有机废气及再生机理，设计一个活性炭吸附再生流程并进行论证，绘制图纸，搭建实验装置，考察实验装置的有机废气去除效果，探讨其影响因素，并对实验装置进行调整改进，以实现设计预期效果，撰写设计说明书。

四、研究的总体安排与进度：

1.2010年11月26日―2010年12月15日，完成开题报告和文献综述，进行开题；

2.2010年12月16日―2011年4月20日，设计实验流程，搭建实验装置，进行实验及数据整理。

3.2011年4月21日―2011年5月12日，完成论文的整理撰写工作，定稿，准备答辩;

4.2011年5月13日，答辩。

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