实验五 活性炭吸附气体中的氮氧化物实验

5.1 实验的意义和目的

活性炭吸附广泛应用于防止大气污染|、水质污染或有毒气体进化领域。用吸附法进化NOX尾气是一种简便、有效的方法。通过吸附剂的物理吸附性能和大的比表面将尾气中的污染气体分子吸附在吸附剂上；经过一段时间，吸附达到饱和。然后使吸附质解吸下来，达到进化的目的，吸附剂解吸后重复使用。

本实验采用玻璃夹套式U型吸附器，用活性炭作为吸附剂，媳妇进化浓度约2500ppm的模拟尾气，得出吸附进化效率和转校时间数据。应达到以下目的：①深入理解吸附法进化有毒废气的原理和特点：②了解活性炭吸附剂在尾气进化方面的性能和作用。③掌握活性炭吸附、解吸、样品分析和数据处理的技术。

5.2   实验原理

活性炭是基于其较大的比表面（可高达1000m2/g）和较高的物理吸附性能吸附气体中的NOx。活性炭吸附NOx是可逆过程，在一定的温度和压力下达到吸附平衡，而在高温、减压下被吸附的NOX又被解吸出来，活性炭得到再生。

在工业应用中，由于活性炭填充层的操作条件依活性炭的种类，特别是吸附细孔德比表面、孔径分布以及填充高度、装填方法、原气条件的不同而异。所以通过实验应该明确吸附净化尾气系统的影响因素较多，操作条件是否合适直接关系到方法的技术经济性。

5.3 实验的装置、流程、遗弃或试剂

5.3.1 实验的装置、流程

本实验采用一夹套式U型吸附器，如附图8所示。吸附器内装填活性炭。实验装置及流程如附图9所示。

5.3.2 实验设备规格及试剂

(1)吸附器 硬质玻璃，直径d=15mm，高度H=150mm，套管外径D=25mm，1个。

（2）活性炭 果壳，粒径200目。

（3）稳定阀 YJ-0.6型，1个。

(4) 蒸气瓶 体积V=5L，1个。

（5）冷凝器 1只。

（6）加热套 M-106型，功率W=500W，一个。

（7）吸气瓶  1个

（8）储气罐  不锈钢，容积V=400L，最高耐压P=15kg/cm3,1个

（9）空气压缩机 V-0 1/10型，排气量Q=0.1m3/min,压力P=20kg/cm2

（10）真空泵 2XZ-0.5型，抽气量Q=0.5L/min,转数N=140r/min,1台

(11) 医用注射器  容积V=5ml,V=2ml,各1只

（12）721型分光光度计1台

（13）调压器TDGC-0.5型，功率W=500W，1台

（14）对氨基苯磺酸 分析纯1瓶

（15）盐酸萘乙二胺 分析纯1瓶

（16）冰醋酸       分析纯 1瓶

（17）氢氧化钠     分析纯 1瓶

（18）硫酸亚铁 工业纯 1瓶

（19）亚硝酸钠 工业纯 1瓶。

 

5.4  实验方法和步骤

实验前根据原气浓度确定合适的装炭量和气体流量，一般预选气体浓度为2500ppm左右，气体流量约50L/h,装炭量10g.吸附阶段需控制气体流量，保持气流稳定；在气流稳定流动的状态下，定时取净化后的气体样品测定其浓度；确定等温操作条件下活性炭吸附NOx的效率和操作时间，当吸附效率低于80%时，停止吸附操作，开始对活性炭进行解析。解析前将吸附系统管路关闭，开启解析系统阀门，然后通入水蒸气对活性炭加热，使吸附在活性炭上的NOX解析出来，竟冷凝器后，NO2和水蒸气一起被冷凝成稀硝酸和亚硝酸混合物液，解析完成后停止向吸附器通水蒸气，并继续对保温加热套通水蒸气加热干燥活性炭，以便为下一个实验操作过程作好准备，实验操作步骤如下：

（1）准备NO2吸收。

（2）检查管路系统，使阀门e、f和a关闭，处于吸收系统状态。

（3）开启阀门a、b和c，同时记录开始吸附的时间。

（4）运行10min后取样分析，此后每30 min取样一次，每次取三个。

（5）当吸附进化效率低于80%时，停止吸附操作，关闭阀门a、b和c。

（6）开启阀门e、f和d。置管路系统于解吸状态，打开冷却水管开关，向吸附器及其保温夹层通入水蒸气进行解吸和保温。

（7）当解吸液pH值小于6时，停止解吸，关闭阀门e和f待活性炭干燥以后再停止对吸附其保温夹层通蒸气。

（8）实验结果取样分析有用盐酸萘乙二胺比色法，具体步骤参见环境监测。

5.5 实验结果讨论

（1）活性炭吸附NOX随时间的增加吸附进化效率逐渐降低，试从吸附原理出发分析活性炭的吸附容量及操作时间。

（2）虽吸附的温度的变化，吸附量也发生变化，根据等温吸附原理简单分析吸附温度对吸附效率的影响，解释吸附过程的理论依据。

（3）本实验实际采用的空数为多少?通常吸附操作空数为多少？