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二硫化碳被活性炭吸附性能的研究
蘇發(fā)兵 2009/5/22
【關鍵詞】二硫化碳,活性炭,吸附性
【摘要】研究了4種不同活性炭的孔結構及對二硫化碳的平衡吸附 性能，并對4種活性炭床層的穿透性進行了考察，為選擇吸附凈化廢氣中低濃度二硫化碳的吸附劑奠定了基礎。
前言
二硫化碳廣泛用于冶金、農(nóng)藥、橡膠、粘 膠纖維等工業(yè)領域。由于其沸點低、揮發(fā)性強、毒性大，因此在生產(chǎn)和使用過程中易散發(fā)于空氣中，對環(huán)境和人體造成嚴重的污染和危害［1］。廢氣中的二硫化碳在大多數(shù)情況下濃度較低，適合用吸附法處理，而吸附劑的選擇將直接關系到吸附設備的投資和運行費用［2］。我們研究了多種活性炭的孔結構及其對二硫化碳的吸附性能，為凈化低濃度二硫化碳氣體吸附劑的選擇提供了依據(jù)。
1 試驗設備及儀器
(1)孔結構分析：用美國Coulter公司Omnisorp-360x比表面積及孔隙分析儀(氮氣吸附)。
(2)二硫化碳平衡吸附量測定：用動態(tài)重量吸附儀(吸附溫度為20℃)。
(3)二硫化碳濃度分析：用美國PE公司Sigma-2B氣相色譜儀。
(4)吸附試驗裝置：
1.微量注射泵；2.混合器；3.濕度控制器；4.空氣壓縮機；
5.過濾干燥器；6.流量計；7.恒溫水槽；8.吸附器；
9.尾氣處理瓶；10.氣相色譜儀。
2 試驗材料
2.1 吸附質(zhì)
二硫化碳：分析純(純度99.8%)，北京化學試劑廠產(chǎn)。
2.2 活性炭吸附劑
本試驗選擇4種性能較好的活性炭作為吸附劑，其各項指標如表1所示。
表1 活性炭的基本性能
編號 種類 規(guī)格 堆密度
/(g.cm-3) 苯吸附量
/% 四氯化碳
吸附值/% 水吸附容量
/% 強度
/% 產(chǎn)地
AC1 煤質(zhì)粒狀炭 ?φ3 0.43 42.5 ＞90 90 ＞90 寧夏
AC2 煤質(zhì)粒狀炭 ?φ3 0.45 38.8 ＞90 80 ＞90 北京
AC3 纖維狀炭 XF4 0.09 45.1 ＞90 遼寧
AC4 蜂窩炭 TF-1 0.33 25.1 本所
3 試驗結果與討論
3.1 活性炭孔結構測定
利用Omnisorp-360x分析儀，以氮氣為介質(zhì)，吸脫附溫度77K，測定了4種活性炭的孔結構參數(shù)(見表2)、吸脫附等溫線(見圖2)及孔分布(見圖3)。
表2 活性炭孔結構性能參數(shù)
活性
炭 BET比表
面積
/(m2.g-1) 微孔體積
/(cm3.g-1) 中孔體積
/(cm3.g-1) 平均微
孔半徑
/nm
AC1 1220 0.603 0.043 0.49
AC2 1150 0.534 0.095 0.58
AC3 1222 0.521 0.009 0.66
AC4 533 0.276 0.129 0.79
○--AC1；●--AC2；△--AC3；×--AC4。
P--氮氣分壓；P0--飽和蒸氣壓。
○--AC1；●--AC2；△--AC3；×--AC4。
P--氮氣分壓；P0--飽和蒸氣壓；V--孔體積；R--孔徑。
對于氣體吸附來說，活性炭中的微孔起主要作用［3］。從表2可知，所選擇的4種活性炭除蜂窩炭外，比表面積和微孔體積都較大。這是由于蜂窩炭在制造過程中加入了大量的粘土，使炭的微孔體積減小、中孔體積增大。AC1、AC2、AC3微孔體積相對較大，為氣體吸附提供了充分的空間。
3.2 活性炭對二硫化碳的平衡吸附性能
利用動態(tài)重量吸附儀測定了活性炭對二硫化碳的平衡吸附性能，如圖4所示。
測試條件為：CS2質(zhì)量濃度60g/m3，溫度20℃，濕度＜10%。測試結果見圖4。
由圖4可以看出，就平衡吸附量而言，AC1＞AC2＞AC3＞AC4；達到平衡所需的時間AC1為20min，AC2為25min，AC3為10min，AC4為30min，AC4＞AC2＞AC1＞AC3，即活性炭纖維所需時間最短，吸附速度最快。
○--AC1；●--AC2；△--AC3；×--AC4。
3.3 活性炭對二硫化碳的吸附穿透曲線
試驗條件：吸附器直徑D=4cm，活性炭床層厚度H=4cm；吸附溫度T=（未完，下一頁）
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