活性炭吸附VOCs与其孔结构构效关系研究-供热、供燃气、通风及空调工程专业论文.docxVIP

Master。issertati。I Master。issertati。IIII．I／I／I／／．I／／／刁I／I／I／I／-／／11J1／／／／19／I／／／／1711／／18／／111／ Relationship Between VOCs Adsorption and Activated Carbon Pore Structure Applicant： L in一№L Supervisor： ．取Q瞳§曼鳕 量I-勘垃mg ． Major： №确g№越№i豫触d．An 一C她出№咖g里蜮n熙啦!g Submitted to The Faculty of Central South University in Partial fulfillment the requirement for the Degree of Master May，201 1 School of Energy Science and Engineering Central South University Changsha，Hunan，P R．China 原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：—惟 日期：赳年—厶月』二_日 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论 文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复 印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将 本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提 供信息服务。 作者签名：埠导师签 日期：纽翠年_L．,E13-E! 摘要活性炭孔结构是影响其吸附性能的主要因素之一。本文首先选用四种 摘要 活性炭孔结构是影响其吸附性能的主要因素之一。本文首先选用四种 商业活性炭，利用氮气等温吸附、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红 外光谱(FTIR)澳O试了活性炭的物化性质。以甲苯、丙酮为吸附质，在温度 为298．15 K下进行了静态和动态吸附实验，研究了活性炭孔结构对其吸附 性能、吸附动力学、表面覆盖率和吸附能的影响。结果表明：活性炭的比 表面积和孔容是其吸附性能主要影响因素，孔径在0．8nm--2．4 nin和1．67 nnl～2．22 nnl之间的孔容分别与甲苯和丙酮吸附量之间存在较好的线性关 系。在快速吸附阶段，活性炭微孔或微孔、中孔为吸附速率主要制约因素； 在颗粒内扩散阶段，微：fErn表面孔或微孔为吸附速率的主要制约因素；在 多层吸附阶段，中孔和大孔为吸附速率的主要制约因素。活性炭孔结构对 其吸附特定物质的吸附能产生影响，甲苯、丙酮表面覆盖率小的活性炭吸 附能大。 其次，选用三种活性炭作为吸附剂，1，2．二氯乙烷作为吸附质，研究了 吸附质在活性炭孔中的扩散机理。结果表明：活性炭在吸附1，2．二氯乙烷 时优先利用微孔，并且在微孔容积无法满足吸附速率时开始利用中孔。微 孔吸附贯穿吸附过程的外扩散阶段到颗粒内扩散阶段，而中孔利用据活性 炭与吸附质结合作用的强弱分别贯穿吸附过程的多层吸附阶段和颗粒内扩 散阶段、多层吸附阶段。活性炭中微孔、中孔和大孔的利用率与其极性呈 负相关关系，而与其浓度呈正相关关系。 最后，研究了活性炭孔结构对丙酮扩散系数的影响。结果表明：活性 炭穿透时间与其比表面积和总孔容积呈正相关关系。活性炭吸附丙酮时， 其扩散速度的主要制约因素为knudsen扩散。四种活性炭的综合扩散系数在 0．808·10。9 m2／s．0．905·10。9 m2／s之间，等效扩散孔径在0．82 nln．1．26 nln之间。 丙酮在被活性炭吸附过程中，其扩散系数呈现先迅速增大而后逐渐减小的 趋势。吸附质分子的有效扩散系数在数值上相当于其时均扩散系数。 关键词：活性炭，孔结构，吸附，动力学，线性相关度，扩散系数 AB AB STRACT Activated carbon pore structure iS the main effects on its adsorption properties．Firstly，four kinds of commercial activated carbon(AC)were selected as samples，physical and chemical