基于改进型吸附等温线模型的空气预纯化TSA双层床模拟

为了掌握空气中CO2和水蒸气在空分装置双层床变温吸附(TSA)纯化器中的动态吸附特性,通过LDF传质假设及非绝热假设,建立了一维二元稀组分系统的双层床TSA过程数学模型。一种改进型的多组分等温线模型用于描述水蒸气的Ⅱ型吸附等温线以及水蒸气和CO2混合物的吸附平衡关系。通过对比模拟结果与TSA纯化器的现场监控数据发现,基于改进型等温线模型的模拟结果与现场数据吻合良好。最后对多种工况下的TSA纯化器中的温度、浓度及吸附量床层分布和穿透曲线进行了数值模拟和分析。

硫代氨基功能化粉煤灰空心微珠@碳纳米管吸附Cu^(2+)研究

碳纳米管作为一维纳米材料,具有高比表面积和结构可控等优点,被广泛应用于吸附领域,同时也因存在疏水性强、表面惰性以及选择性吸附能力差等不足而限制了其在重金属吸附领域的应用。以燃煤废料粉煤灰空心微珠为原料,制备了一种具有高缺陷密度的空心微珠@碳纳米管材料,并通过羧基化、酰氯化在其表面接枝了硫代氨基官能团,将其用于吸附水溶液中的Cu^(2+),结果表明:粉煤灰空心微珠@碳纳米管表面成功引入了羧基、羟基、氨基等官能团,表面Zeta电位降低;吸附容量与吸附过程中的反应温度、初始pH、初始质量浓度呈正相关;在120 min时吸附达到平衡,平衡时复合材料对Cu^(2+)的吸附容量为34.0 mg/g;吸附过程符合Freundlich吸附等温线模型,与准二级动力学模型拟合度高,吸附过程为自发的吸热反应;吸附机理包括离子交换、静电相互作用和表面络合作用。该研究成果可为粉煤灰的高值化利用和水溶液中Cu^(2+)的吸附研究提供参考。

改性沸石对猪场沼液氮磷吸附特性与机理分析

针对猪场沼液氮磷含量高、有机污染严重、难以处理的问题,采用经氯化钠溶液改性沸石为载体对沼液中氮磷吸附特性和去除机理进行分析研究,考察了沸石投加量、吸附时间、沼液初始浓度等影响因素。结果表明:当沸石投加量为每100mL10g、吸附时间48 h时,最大氨氮去除率可达90.66%,氨氮饱和吸附量可达1.43 mg·g-1,最大总磷去除率可达85.97%,磷饱和吸附量可达0.16 mg·g-1。吸附后的沸石污泥含有大量氮磷元素,是一种优质缓释肥料。Freundlich、Langmuir方程均能较好地解析改性沸石的等温吸附过程,其吸附动力学符合准二级动力学模型,R2均达0.98以上。沸石对猪场沼液中有机态氮磷去除主要基于物理性吸附和沸石中的活性基团与有机官能团所产生的配位络合,无机态氮磷则主要以离子交换及吸附沉淀方式得以去除。

NaHCO3处理胶乳生产污泥制备吸附剂对阳离子染料的吸附

以胶乳生产厂脱水污泥为原料、1.40mol/L的NaHCO3作膨胀剂,60℃浸渍并超声处理30min,污泥烘干后再经高温炭化制备吸附剂,将其用于吸附阳离子兰X-GRRL染料溶液,考察炭化温度、炭化时间、吸附剂粒径、吸附剂投加量、吸附时间及溶液pH对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线类型进行了探讨。结果表明:污泥在炭化温度700℃、炭化时间120min的条件下,制备的吸附剂(粒径<0.75mm)的比表面积为118.95m^2/g,孔隙结构较为发达,对染料溶液吸附效果最佳;在振荡频率150r/min、吸附温度为25℃±0.10℃、初始染料质量浓度为250mg/L、吸附剂投加量为1.20g/L、溶液pH为5.47、吸附时间为300min时,溶液脱色率可达98.30%,染料吸附量为204.80mg/g;其吸附动力学可用准二级动力学方程进行描述;符合Langmuir型吸附等温线,属于单分子层吸附;吸附剂浸出液及吸附处理后的染料溶液的COD值分别为4.00mg/L和20.00mg/L,不会对水体造成二次污染。

空气预纯化吸附过程模拟

采用一种改进型的多组分等温线模型,运用Aspen Adsorption软件模拟空分过程中吸附塔内13X分子筛吸附空气中微量水蒸气和二氧化碳的过程。考察了操作压力、温度变化对穿透时间的影响以及水蒸气、二氧化碳在床层中的负载分布。研究结果表明:当压力从120 kPa增大到350 kPa,H2O和CO2的穿透时间分别增加32%和116%;在10～30℃,随着温度的升高,穿透时间点逐渐前移,但变化幅度较小;在CO2和H2O的竞争吸附中,CO2吸附能力明显弱于H2O,其饱和吸附量仅为H2O饱和吸附量的0.34%。

粒状载银活性炭微结构及对有机物的吸附性

为了探讨载银对活性炭吸附有机物性能的影响,采用硼氢化钠还原法制备粒状载银活性炭。通过X射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱以及比表面积测定等方法对载银活性炭的微结构进行分析表征,考察AgNO3浓度对粒状活性炭微结构和有机物吸附性能的影响,同时研究载银活性炭吸附有机物的动力学特性。结果表明,银以单质形式负载在活性炭上,活性炭的比表面积、银颗粒的粒径及分布与AgNO3溶液浓度密切相关。红外光谱证实载银活性炭表面有羰基、羧基、羟基等氧化性基团存在。载银活性炭对苯酚等4种有机物的吸附去除率比普通活性炭增大了约10%,这些吸附属于优惠吸附,可以很好地用Freundlich吸附等温线模型来描述其吸附平衡过程。载银活性炭具有较普通活性炭更大的有机物吸附性能。

大孔强酸树脂膨胀床吸附提取ε-聚赖氨酸的研究

为了取消ε-聚赖氨酸(ε-poly-L-lysine,ε-PL)提取工艺中的固液分离操作,降低分离提取成本和提高提取效率,该研究建立了一种利用膨胀床直接从发酵液中吸附提取ε-PL的新工艺。首先通过静态吸附进行大孔强酸树脂筛选,再采用两种等温线模型研究293~310 K下树脂吸附ε-PL热力学行为,再对膨胀床吸附提取ε-PL的工艺参数进行优化,最后构建并优化了三柱串联膨胀床吸附提取ε-PL循环工艺条件。结果表明,大孔强酸钠型树脂SQD-04适用于膨胀床工艺,且其吸附ε-PL符合Langmuir吸附等温线模型,热力学参数分析发现SQD-04树脂吸附ε-PL过程为放热反应;在三柱串联膨胀床循环工艺中,初始进料质量浓度25 g/L,树脂初始高径比2.7,膨胀比1.6,v_(1)=1 BV/h时进料,13个柱体积时3#柱穿透,1#柱的树脂饱和度可达0.76,总收率为98.20%。研究结果为利用膨胀床直接从发酵液中吸附提取ε-PL工艺的工业应用提供了重要指导,也为升级换代现有ε-PL提取工艺提供了新思路。

树枝状疏水缔合聚合物的吸附行为

以部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)为对比,研究了溶液浓度、接触时间、石英砂颗粒粒径对树枝状聚合物DHAP溶液吸附量的影响。结果表明:HPAM符合Langmuir等温线吸附和准二级吸附动力学,在石英砂表面进行化学吸附,具有稳定的单分子层吸附特征,单位面积的平衡吸附量为1.17~1.62μg/cm^(2);树枝状聚合物DHAP符合Langmuir等温线吸附、准二级吸附动力学和Elovich模型,在石英砂上的单位面积吸附量为6.44~8.45μg/cm^(2)。树枝状聚合物DHAP的吸附机理包括以氢键、静电作用等在石英砂表面所产生的一级化学吸附、分子间缔合作用影响下的二级缠绕、树枝状结构的空间展布扩宽吸附层厚度。

木质素基高效染料吸附材料制备及其性能研究

本研究采用ZnCl2、KOH和尿素共同活化处理工业碱木质素,经高温碳化(700℃)制备得到木质素基高吸附性能材料(Zn-LB)。将Zn-LB用于亚甲基蓝和甲基橙染料溶液吸附实验,探究了染料种类、吸附温度、多元混合染料体系对Zn-LB吸附性能的影响。结果表明,Zn-LB的比表面积高达2190.3 m^(2)/g。通过Langmuir吸附等温线模型拟合了Zn-LB对亚甲基蓝和甲基橙的最大平衡吸附量分别为1345.9和1732.4 mg/g。此外,Zn-LB对亚甲基蓝的吸附量随温度的升高而升高,表明吸附亚甲基蓝是一个吸热过程;而Zn-LB对甲基橙的吸附则相反,是一个放热过程。

活性炭吸附处理电镀废水中的EDTA

采用颗粒活性炭对模拟废水中EDTA进行批式吸附实验，在实验中考察了恒温振荡器的振荡速度、温度、pH值等因素对吸附的影响，同时探讨了吸附等温线模型和吸附动力学模型。实验结果表明，在25％时活性炭对EDTA的吸附平衡时间为40h。在pH值为5．0、温度为25℃、振荡器振荡速度为200r／min、活性炭粒径为1～2mm、活性炭加入量为10g／L的情况下，EDTA的浓度在48h内由368．8mg／L降低至76．34mg／L，对应的COD值从305．9mg／L降低为67．21mg／L，去除率达到了79．3％。活性炭对EDTA的吸附符合Langmuir吸附等温线模型，其吸附行为可以用准二级吸附动力学模型来描述。

改性蔗渣焚烧灰去除糖蜜酒精废液中硫酸根

以改性蔗渣灰(MBA)为吸附剂,通过单因素实验,等温吸附模型拟合实验和正交实验,探讨了MBA去除糖蜜酒精废液的高浓度硫酸根离子的实验条件。结果表明,当MBA粒径60目,投加量为3 g·(25 m L)^(-1),反应温度45℃,pH为4.2,反应时间50 min时,溶液中的硫酸盐去除效果最优。等温吸附模型拟合结果表明,Langmuir模型更适合拟合该过程,MBA去除硫酸根离的反应为单分子层吸附。正交实验次优反应条件可以确定为:废液浓度为稀释15倍,MBA投加量3.0 g·(25 m L)^(-1),MBA粒径80目,反应时间1 h,反应温度为35℃。经验证,硫酸根离子的去除率达到88.86%。