活性炭电热再生技术的实验分析-experimental analysis of activated carbon electro-thermal regeneration technology.docxVIP

摘要活性炭是一种具有发达孔隙结构、巨大比表面积和极强的吸附能力的碳质材料，它在水处理行业得到广泛的应用。活性炭的再生是将饱和吸附各种杂质的活性炭经过物理、化学或生物化学等方法处理，使其恢复吸附能力，从而延长活性炭的使用寿命，降低运行成本，减少资源的浪费。本文采用一种新型活性炭再生方法—电热再生，从理论和实验的角度出发，对电热再生技术展开系统性研究，最终成功解决饱和活性炭电阻过大的难点，再生得到活性炭的吸附能力达到新炭90%以上。围绕活性炭电热再生技术，本文开展了以下几方面的工作：首先，论述了该课题的研究背景和意义，并对活性炭的性质、结构和应用以及活性炭再生的原理和方法都做了比较详细的阐述。同时，概况了本文的基本思路和主要研究内容。然后，对活性炭的基本参数做了测量，明确了检验活性炭再生吸附能力的两项主要指标。对活性炭再生的实验设备进行具体的论述，包括再生炉、干燥机、电源、热电偶和数据采集器，研究了电热再生技术的基本原理，并对再生结果的检验实验进行了介绍。其次，围绕饱和活性炭的电阻问题展开具体地研究。第一，测量得出饱和活性炭的电阻要比新炭的电阻大的多，并证明了饱和活性炭的电阻随温度的升高而降低。第二，找出无法顺利实现再生的原因：饱和活性炭的水分过多且电阻过大，这主要是由吸附的有机物造成的。第三，通过探索性实验发现表面摩擦能减小活性炭的电阻，故引入干燥机前处理饱和活性炭，减少活性炭的水分和电阻。第四，对前处理的工况展开系统性研究，通过不同的温度和时间工况，并综合考虑能耗、磨损率和碘值的变化来选取了最优前处理工况：温度200℃，时间2h。再次，把经过前处理的饱和活性炭投入再生炉内，对再生试验进行了比较全面的研究。观察了低功率再生试验的结果，发现不足之处，改用两个高功率高电压的电源箱，得到良好的效果。同时，对再生试验的两个可控参数：再生温度和质量流量进行了正交实验，以再生炭的碘吸附值和亚甲蓝吸附值作为选择依据，确立了最优实验工况：再生温度850℃，质量流量53.7kg/h，得到再生炭两项吸附值分别为91.6%和92.7%。另外，用热重—红外技术分析了饱和炭和再生炭表面官能团的种类。最后，简述了CFD数值模拟的基本思路，运用了Ansys-Fluent中的UDS及UDF模块，模拟了活性炭电热再生炉内的速度和温度分布，并用Fieldview进行后处理工作。同时将计算结果与实验结果进行了对比，证明了计算结果的准确性。关键词：活性炭，电热再生，吸附能力，电阻，最优工况ABSTRACTActivatedcarbonisonekindofcarbonmaterialwithdevelopedporestructure,largespecificsurfaceareaandstrongadsorptioncapacity.Itiswidelyusedinwatertreatment.Tomaketheadsorptionmaterialofexhaustedactivatedcarbondesorbedbyphysical,chemicalandbiochemicalmethods,theregenerationofactivatedcarboncanrecoveryitsadsorptioncapacity,extenditsusefullife,reduceeconomiccostandsaveresources.Thisthesisusesanewkindofactivatedcarbonregenerationmethodthatiselectro-thermaltechnology.Itiscompletelydiscussedbytheoryandexperiment.Atlast,thedifficultyaboutoverlargeresistanceofexhaustedcarbonissuccessfullysolved.Itisobservedthatthebestadsorptionvaluerecoveryrateisabove90%.Thecontentsareasfollow:Firstofall,thebackgroundandtheimportanceoftheresearchsubjectarepresented.Theproperties,structureandapplicationofactivatedcarbonisreviewed.Alsothetheoryandmethodofactivatedcarbonregenerationisintroduced.Meanwhile,theoutlineofthethesisispresented.Then,thebasicparametersofactivate