气动插板阀 【同济大学】活性炭吸附与脱附实验装置

2020-08-29 23:10:12 179

活性炭吸附与脱附实验装置】

功能、作用介绍:

一、实验装置简介

活性炭吸附与脱附实验装置是根据最新的科研成果和工程实践而设计,既能用于本科课程实验教学,又能用于本科创新性实验教学。同时把信息化手段引入装置设计,实现精准控制,达到装置小型化,使大气污染控制工程实验可以开出验证性、设计性和综合性实验,从而突破了大气污染控制工程实验只能做演示实验的局面。

该装置包括气体发生和计量系统,吸附柱(含底部加热)系统,采样及分析系统等。由活性炭吸附与脱附实验装置设计示意图(见上传设备照片中的图1)可知,装置由1.空气流量计;2.配气混合装置; 3.混合缓冲器;4.吸附塔;5.再生加热器;6.微量注射泵;7主气泵;a, b, c, d,e,f ,g阀门;T1,T2,T3活性炭吸附实验,T4温度传感器等构成。

实验过程分为三个阶段,每个阶段阀门开启状况:

1.起始阶段配气(为方式配气过程中的气体发生吸附作用,设置旁路):关闭阀门a,d,f打开 b活性炭吸附实验,c,e,g。

2.吸附阶段:打开阀门b,d,e,f,g;关闭阀门a,c

3.脱附阶段:打开阀门a,c,d,g;关闭阀门b,e,f

二、实验装置的功能

1.实验装置工作流程

实验采用微量注射泵来配制一定浓度的乙酸乙酯气体(模拟VOCs)。通过流量计和微量注射泵向配气混合装置注入定量乙酸乙酯的液体可配置出一定流量一定浓度的乙酸乙酯气体。

吸附塔共设有三个吸附段,外径为100mm,其中圆环形保温层厚度为25mm,吸附柱有效直径50mm。本实验中只有中间段装填有90mm厚度的颗粒活性碳层。吸附器底部设有气体电加热装置用于吸附床再生。设有精确温度控制系统,用于监控脱附过程中的床层温度变化情况。

吸附过程启动后,含乙酸乙酯的气体从上向下经过吸附塔,乙酸乙酯被活性炭层吸附,从而使气体能到净化。

当吸附饱和后启动脱附,热气体从下向上经过吸附塔,使吸附在活性炭上乙酸乙酯脱出,能到高浓度乙酸乙酯气体,便于后续冷凝收集。

2.适用于本科课程实验教学

在装置台套数方面:

活性炭吸附与脱附实验装置小,价格低廉,便于各个大学购置多台套,如同济大学有十多套,满足每个学生亲自动手实验。现已经在同济大学环境工程专业本科生实验课中使用4年。

在实验课时安排方面:

吸附净化时间为2个小时,脱附解析时间为2个小时,整个实验过程为4个小时,这样既方便教务排课,又方便学生选课。

在满足理论课程教学的要求方面:

①深入理解吸附法净化有害废气的原理和特点;②加深对吸附传质过程和穿透曲线的理解;③掌握通过实验手段获得吸附床设计参数的方法;④加深对热脱附过程的理解。

3.适用于环境科技创新实验教学

活性炭吸附与脱附实验装置设计与当前VOCs处理的科研和工程实践相结合,即把用于工程实践的“一种从排气中吸附回收净化有机物的方法和装置”设计成实验装置。故该装置能进行工程机理的探究和工艺参数的确定实验。

参加创新型实验的本科生,通过查阅有机污染气体治理的相关资料,设计固定床吸附与脱附的实验方案,使用该装置进行试验,撰写有机污染气体净化和资源化课题论文,完成创新性实验。现已经完成的创新实验项目《气态挥发性有机物污染控制实验研究》、《活性碳流化床吸附挥发有机物》、《合成革混合有机废气一步法吸附回收研究》、《气体循环再生干式吸附净化工艺装备试验装置开发》等。其中《合成革混合有机废气一步法吸附回收研究》获国家级创新实验项目。

三、实验装置作用

1.改变大气污染控制工程课程实验教学方式

信息化的精确控制系统在大气污染控制工程实验装置上的使用,实验装置变成小而精,价格低廉,台套数多,实现了学生亲自动手实验的验证性实验。突破了现有大气污染控制工程实验装置庞大,价格昂贵,仅能进行演示性实验的局面。

参加创新实验项目的学生利用本实验装置自行设计实验方案,研究有机污染气体净化和资源化工艺的机理,探索该工艺运行参数,撰写相关的论文,实现了大气污染控制工程实验向设计、综合性实验发展。

2.提高大气污染控制工程实验教学的水平

在课程实验中让学生自己动手体验含乙酸乙酯的气体通过活性炭吸附富集再热解析的过程。亲自实践有机废气能够净化并回收利用,变废为宝。这样极大激发学生的兴趣与对资源化处理工艺的好奇心,加上老师的启发与引导,完全能够营造学生求知兴趣的实验氛围。

在环境科技创新实验中,学生利用本实验装置完成有机污染气体净化并回收工艺机理研究与探索。在整个实验过程中学生经过查阅资料、提出实验方案、方案的讨论与确定、实验室试验、实验总结等过程,使学生经历“三个全面”的过程,即:经历一次全面的分析研究问题的过程,实验技能得到一次全面的锻炼、综合能力得到一次全面的提高。

作品名称:活性炭吸附与脱附实验装置

完成单位:同济大学环境科学与工程国家级实验教学示范中心

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