活性炭脱附再生应用-高温氮气脱附及冷凝回收装置

随着国家提出建设生态文明社会,人们越来越重视环境保护。我国作为工业大国,工业生产会排放大量挥发性有机化合物(以下简称VOCs),对其有效防治是改善环境的重要工作内容。我国工业企业多采用活性炭作为吸附剂对VOCs进行吸附治理,所以文章针对活性炭的再生技术与活性炭再生技术中的高温氮气脱附技术应用进行研究与讨论。

活性炭吸附-氮气脱附-冷凝回收在表面涂装行业的治理与应用

活性炭吸附回收技术利用活性炭吸附材料选择吸附废气中的VOCs,吸附饱和的材料在氮气保护下经高温脱附工艺处理,进而回收处理VOCs.该工艺主要包括预处理、吸附段和脱附段等,预处理后的废气进入吸附装置中吸附净化后经烟囱排放,吸附饱和后用热氮气脱附再生.氮气保护再生技术采用了氮气作为脱附气体被导入吸附床层,对吸附饱和的吸附材料床层进行吹扫,形成惰性气体和有机气体的混合气体,气体在冷凝器中冷却液化回收有机溶剂,分离后的有机溶剂进行储存,氮气循环利用.氮气脱附技术最大的优点是安全性好,避免了热空气再生时活性炭的着火隐患;相对于水蒸气再生,回收的溶剂中含水量低,易于分离提纯和回收利用.氮气保护再生回收技术可用于含高沸点有机废气的净化处理.

介孔材料低温氮气吸脱附的孔道网络模型

介孔结构的表征和分析对于介孔材料的开发至关重要,其中低温氮气吸脱附法是最常用的介孔表征方法之一。然而,目前氮气吸脱附法采用的分析模型仍基于平行孔假设,无法描述脱附过程堵孔现象,以及获取孔道连通性等重要孔结构信息。本文建立了低温氮气吸脱附的孔道网络模型,用于分析介孔结构对氮气等温吸脱附行为的影响。通过对比氧化铝材料的氮气吸脱附实验数据和模拟结果,证实了建立的孔道网络模型能很好地描述介孔材料中低温氮气吸脱附行为。模拟结果表明平均孔径较小时,毛细凝聚分压低,液氮堵孔效应显著,氮气吸脱附曲线回滞环的范围和面积较大;孔径分布较宽时,小孔和大孔数量均较多,毛细凝聚和堵孔效应显著,回滞环面积较大;孔道连通性不会影响吸附过程,但会通过改变堵孔效应显著影响脱附过程,连通性越差,堵孔效应越强。证实了堵孔效应对氮气脱附过程影响显著,因而氮气吸脱附法需要考虑堵孔效应,建立的孔道网络模型也可为介孔结构分析提供合理的模型工具。

危废焚烧厂活性炭吸附-脱附VOCs处理系统的探究及应用

针对危废焚烧厂运营特点,结合VOCs废气处理需求,本文介绍了一种高效节能的活性炭吸附-脱附再生除臭工艺,该系统以高温氮气为脱附介质,利用焚烧线余热回收锅炉蒸汽作为热源,脱附过程的废氮气进入二燃室焚烧,冷却风作为回转窑一次助燃风,蒸汽加热过程的冷凝水回用焚烧线锅炉用水。本文对工艺流程、设计参数、经济效益进行分析,与传统活性炭吸附技术比较,该除臭系统可节省运营费用410.6万元/年,减少废活性炭产生量225吨/年,具有较好的经济与环境效益。

基于扫描电镜-氮气吸脱附和压汞法的页岩孔隙结构研究

研究页岩孔隙结构特征,对于探讨页岩气赋存机理有重要意义。本文采用扫描电镜(SEM)、氮气吸脱附法与压汞法对鄂尔多斯盆地页岩样品的孔隙结构进行了全面表征,发现所研究区域页岩孔隙类型包括溶蚀孔隙、粒间孔隙和微裂缝;孔径从几个纳米到几百个微米,BET比表面积在7~25 m^2/g之间,孔体积在0.01~0.03 cm^3/g范围。研究结果表明鄂尔多斯盆地页岩具有良好的孔隙结构,孔隙类型丰富,孔径分布范围广泛,其中纳米级孔隙占主导,纳米级孔的存在有利于页岩气的存储,微裂隙的存在则有利于页岩气的运移。说明该区域页岩气的储藏具有良好的基础环境,页岩含气量可能较丰富。

吸附法处理VOCs脱附温度的选择

在采用炭基吸附剂处理VOCs时,一般认为:脱附温度与所脱附物质的沸点有关,而且脱附温度越高,脱附效率越高。通过对大量工程实践的分析得出结论:脱附温度与所脱附物质的沸点基本没有关系,而是和它的饱和蒸气压密切相关;脱附温度并不是越高越好,有些物质采用高温脱附时,其脱附率反而下降。文章提出了脱附温度的确定原则和方法,按照此法选择脱附温度,可大大减少能源浪费,降低运行成本。

直推钻进钻遇有机污染地层微观特征试验研究

直推钻进技术具有无冲洗介质、速度快、扰动小等优点,但是易受到有机污染场地土体工程性质差异等因素干扰,造成钻孔倾斜等现象。有机污染物会改变土体微观结构,导致土体工程性质发生变化,进而降低直推钻进取样点位精度。选取典型的有机污染物甲苯和四氯乙烯,制备不同污染浓度(甲苯浓度:75、120和672 mg/kg;四氯乙烯浓度:11、53和183 mg/kg)的土样来模拟钻遇的有机污染地层。通过XRD、扫描电镜、接触角和低温氮气吸附脱附试验探究土样在不同有机污染物浓度影响下微观结构的变化规律。SEM图像分析与氮气吸附脱附试验结果表明:甲苯、四氯乙烯对土样的包裹作用和化学破坏作用会让土颗粒团聚、比表面积减小、小孔隙数量明显增多、土体孔体积减小;其中粘粒含量最高为30.28%的2号土样在受672 mg/kg甲苯和183 mg/kg四氯乙烯污染后比表面积分别减小了30.70%和33.40%,Pearson相关系数r=0.382说明粘粒含量与比表面积减小率存在一定的正相关性。由于非极性分子甲苯、四氯乙烯对土颗粒的包裹作用,隔绝了土样的亲水性基团,导致土样亲水性变差、接触角增大。本研究表明有机污染物会导致土体微观特征的改变,最终会导致有机污染地层非均质性增强,进而会对直推钻进轨迹产生影响。

富含纳米孔活性炭的制备、表征及其吸附性能研究

以玉米秸秆皮为原材料,在无惰性气体氛围下,以ZnCl2为活化剂制备活性炭.以亚甲基蓝为探针分子,通过正交实验获得最优活性炭的制备工艺.通过扫描电镜对所制最优活性炭的表面形貌进行研究,运用氮气吸附-脱附实验对其比表面积和孔容积进行检测,并考察了吸附时间、吸附温度对其吸附亚甲基蓝性能的影响.扫描电镜观测到自制活性炭表面具有大量纳米孔,氮气吸附-脱附实验结果表明,自制活性炭平均孔径为1.98 nm,比表面积达到934 m2/g,孔结构中以微孔为主.自制活性炭在60 min左右可以达到吸附平衡,并且吸附效果随温度升高变化不大,吸附效果明显优于市售活性炭.

镍铝基柱撑蒙脱石的热行为研究

以钠基蒙脱石为原料,采取共聚法制备镍铝基柱化剂,并用湿法工艺合成镍铝基柱撑蒙脱石,采用X射线衍射、傅里叶红外光谱分析以及N2吸附-脱附等分析方法对柱撑蒙脱石的热处理（300～700℃）产物进行研究.研究结果表明：随着焙烧温度的升高,镍铝柱撑蒙脱石层间的聚合羟基阳离子发生脱水脱羟基反应,羟基阳离子释放的质子进入Si-O八面体层,与Si-O-Al键反应形成Si-OH和Al-OH键.柱撑蒙脱石随焙烧温度的升高,结晶性变差,当温度达到600℃时,（001）面衍射峰已不明显,层结构受到严重破坏,比表面积大幅减小.d（001）由1.9023 nm减小至1.3591 nm,比表面积由156.39 m2/g减小到71.02 m2/g,而平均孔径由5.126 nm增加至9.362 nm.

天然气脱硫工艺羰基硫水解催化剂失活研究

为研究羰基硫水解催化剂的失活机理,对PG新剂及旧剂进行了表征。低温氮气吸脱附实验表明:PG新剂比表面积大于330m^(2)/g,使用后催化剂比表面积降低20%以上,平均孔径增大,孔体积略有减小。SEM(扫描电子显微镜)照片表明:新鲜剂表面颗粒形貌均匀,失活催化剂比表面积减小,孔体积减小,孔道变大。XRD(X射线衍射)结果表明:PG新剂主要由AlO(OH)和Al_(2)O_(3)两种晶相构成,使用后催化剂除AlO(OH)相外,均新增Al(OH)_(3)相,且随床层高度下移,Al(OH)_(3)衍射峰强度逐渐削弱。XRF(X射线荧光法)结果表明:PG新剂主要组成为氧化铝和少量氧化钠,反应后催化剂上积聚了一定量的含碳、氮和硫的物质,且氧化钠的含量有所降低。CO_(2)-TPD(CO_(2)程序升温脱附)结果表明:PG新剂上存在丰富的弱碱性中心,而反应后催化剂上硫等杂质的沉积导致弱碱性中心数量显著减少。

Zr/Al基柱撑蒙脱石的热行为

采用X线衍射分析、红外光谱分析以及氮气吸附-脱附分析等方法对Zr/Al基柱撑蒙脱石及其热处理（300~700℃）产物进行研究。研究结果表明：随着热处理温度升高,Zr/Al基柱撑蒙脱石的结晶程度变差;柱撑蒙脱石层间聚羟基阳离子柱撑剂发生脱水脱羟基反应,柱撑剂中的质子进入Al—O八面体层,与Si—O—Al键反应形成了Si—OH和Al—OH键;在500℃时,Zr/Al基柱撑蒙脱石热稳定性较强;当温度达到600℃以上时,柱撑蒙脱石脱水脱羟基本完全,比表面积大幅度减小,层结构遭到严重破坏,（001）面网间距从1.927 8 nm减小至1.385 2 nm,比表面积从177.90 m2/g减小到85.19 m2/g,而平均介孔孔径则从4.172 nm增至8.592 nm。

一种安全、节能的有机溶剂回收技术

本文介绍了一种安全、节能的有机溶剂回收工艺。运行数据表明,与传统回收工艺相比,该回收工艺具有安全性高、运行能耗低、二次污染少等特点,具有非常广阔的应用前景。

黔西北龙马溪组页岩微观孔隙结构及储气特征

为了深入研究黔西北地区海相页岩储层微观孔隙特征,选取下志留统龙马溪组页岩进行了氩离子抛光场发射扫描电子显微镜、氮气吸/脱附实验、微孔特征分析以及相关地球化学分析等实验,探讨了微观孔隙对页岩储气特征的影响.实验结果表明：黔西北龙马溪组页岩存在粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔、化石孔、有机孔、微裂缝7种孔隙类型,其中粒间孔和有机孔最为发育;孔隙结构类型可根据氮气吸/脱附曲线分为3种,即以两端开口的圆筒孔、狭窄的平行板孔和四面开口的锥形平板孔等开放型孔隙为主;微观孔隙孔径分布范围为2～64 nm,峰值集中于2～6 nm.微孔（小于2nm）孔径分布范围为0.4～1.8nm,0.4～1.0nm的微孔对微孔孔容贡献最大.孔容中以中孔（2～50 nm）为主,所占比例为83.1％,微孔和中孔贡献了主要的孔比表面积,微、中孔所占比例分别为20.1％和79.3％.有机碳含量是纳米孔隙发育的主控因素.不同孔隙类型具有不同的气体赋存特点和运移特征,说明纳米孔隙为页岩中气体的赋存和微观运移提供了有利条件.

含中孔和微孔的多孔炭的孔结构表征

采用低温氮气吸附法表征了由硬模板法制备的含微孔和无序中孔、由软模板法制备的含微孔和贯通中孔的偏氯乙烯聚合物(PVDC)基多孔炭的孔隙结构,计算了比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数。结果表明:氮气吸附法分析结果与电子显微镜结果一致,碳化物含一定量的微孔和中孔,含中孔和微孔多孔炭的比表面积小于PVDC直接碳化得到的微孔炭,但孔容远大于PVDC基微孔炭;使用NLDFT模型计算得到硬模板制备的多孔炭比表面积为1 669m2/g,孔容为2.07cm3/g,中孔孔径约18nm,与电镜观察结果相同。由软模板法制备的多孔炭比表面积为1 267m2/g,中孔孔径25nm,小于观察到的实际孔径,这可能由于吸附点在大孔部分较少而影响了拟合精度所致。

四川盆地周缘牛蹄塘组页岩微观孔隙结构特征

以四川盆地周缘地区下寒武统牛蹄塘组富有机质页岩为研究对象,通过X衍射全岩分析、低温液氮吸/脱附等实验方法技术对研究区页岩储层微观孔隙结构进行了系统研究;并探讨了控制纳米尺度微观孔隙结构的主要原因。结果表明：四川盆地周缘牛蹄塘组富有机质页岩矿物组分中石英、长石等脆性矿物含量较高,其次是黏土矿物;页岩微孔结构复杂,多为开放型空隙,以管状孔和平行壁的狭缝状孔为主;微观孔隙孔径主要分布在2-10 nm,以微孔为主。通过分析控制该区页岩储层微观孔隙结构的主要因素,认为有机碳含量是控制纳米级孔隙发育的主要因素,同时也是页岩气赋存的重要物质基础。

湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩微观孔隙特征及主控因素

随着中国页岩气研究的不断深入,页岩储层微观孔隙特征的研究越来越受到众多学者重视。为了深入了解湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩孔隙特征,综合利用扫描电镜、氩离子抛光-场发射扫描电镜、氮气吸附/脱附试验以及核磁共振试验等对页岩孔隙特征进行定性观察和定量表征,并结合有机地球化学分析数据以及岩石矿物全岩定量分析结果,探讨页岩孔隙发育的主控因素。结果表明:湘鄂西地区上震旦统陡山沱组页岩发育6种孔隙类型,主要有粒内孔、粒间孔、黏土矿物层间孔、有机质孔隙,还可见部分黄铁矿晶间孔以及微裂缝;页岩孔径大小主要分布在2~5nm之间,以中孔隙为主,还发育少量微孔隙和大孔隙,峰值在2~5nm之间的孔隙是页岩孔隙体积的主要贡献者;页岩孔隙结构类型以板状孔等狭缝形孔为主,还发育部分圆筒形孔、锥形管孔等;总有机碳主要控制页岩微孔隙、中孔隙的发育,黏土矿物含量主要影响页岩中孔隙的发育,而脆性矿物含量控制页岩大孔隙的发育。

一类新型复合材料的合成及物性分析

以有机硅烷为原料合成一类新型有机硅化合物Bath-n（n=1~4）,利用物理掺杂的方式合成复合材料MCM-41/Bath-n（n=1~4）。在分析有机硅化合物Bath-n（n=1~4）的光物理性质的基础上,对复合材料MCM-41/Bath-n（n=1~4）的小角X射线衍射和氮气吸脱附性能进行了分析。实验研究表明复合材料MCM-41/Bath-n（n=1~4）中,随着有机硅化合物的加入,介孔分子筛MCM-41主衍射峰（100）宽度变宽,且孔道的整齐度降低,晶粒尺寸变小。复合材料MCM-41/Bath-n（n=1~4）的吸附等温线为IV型等温线,随着复合材料中有机硅基团连接苯基数量的增加,样品的孔体积逐步减小。

多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的制备与孔结构

以甲苯和正庚烷为混合致孔剂,悬浮法制备多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(St-DVB)。在77K低温下,采用氮气吸附法测定了多孔St-DVB共聚物的氮气吸附-脱附等温线。通过改变交联度和致孔剂组分(甲苯与正庚烷配比),研究了它们对共聚物微观孔结构的影响。结果表明,共聚物的孔体积和平均孔径随甲苯与正庚烷配比的增大而减小,比表面积和微孔体积在甲苯与正庚烷配比为1∶1时最大。交联度对共聚物孔结构的影响显著,比表面积和孔体积随交联度的增大而明显增加,平均孔径随交联度的增大而减小。