城市固体有机废弃物制备活性炭的研究

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城市垃圾先热解再焚烧可大大提高垃圾的焚烧效率,中孔活性炭则可有效地吸附垃圾焚烧过程中所产生的剧毒有机物-二恶英。基于此,本论文在对城市垃圾中各组分性质分析的基础上,首次提出了利用垃圾中三种典型的固体有机废弃物-木质类、纸张、塑料的热解产物为原料制备适宜于吸附二恶英的中孔发达活性炭的垃圾综合利用新工艺。 研究表明,以三种典型的固体有机废弃物热解物为原料不仅可以制得中孔发达的废弃物基活性炭,符合吸附二恶英的要求,而且活性炭的吸附性能(碘值)亦很高。主要结论如下:(1)在一定的塑料热解物含量下,活性炭的吸附性能、微孔孔容随木炭、纸炭间组成比的增加而增加,而中孔孔容的变化相对很小,即纸炭含量的变化主要对微孔孔容产生影响。(2)木炭、纸炭间组成比一定时,塑料热解物含量主要对活性炭的中孔孔容产生影响,即中孔孔容随塑料热解物含量的增加呈现为先增加再减少的变化规律,微孔孔容始终在减少但幅度较小;活性炭的吸附性能随塑料热解物含量的增加而减小。(3)随废弃物热解温度的升高,活性炭的吸附性能、微孔孔容呈现为先增加再减少的变化规律,中孔孔容则始终在减少。(4)随实验制备条件的不同,废弃物基活性炭的中孔孔容可达0.357cm~3/g左右,相应的中孔率在45%,中孔可几孔径分布始终在3-4nm之间。(5)废弃物基活性炭的中孔主要是由塑料热解物在炭化过程中析出后所留下的孔隙所形成,并随活化过程的进行一部分微孔变成中孔,同时有新的微孔生成。 本文最后考察了废弃物基活性炭对甲苯的吸附特性。结果表明,Langmuir方程和Yoon理论分别对废弃物基活性炭吸附甲苯时的等温吸附行为和吸附动力特性进行很好地描述,同时废弃物基活性炭吸附甲苯穿透时间的对数分别与入口浓度的对数及气体流量具有良好的线性相关性。
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