Экстракционная регенерация активного угля в процессах очистки газовых выбросов от диоксида серы

• Автор: Котова, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Дзержинск
• Количество страниц: 188 с. : ил.

Глава 1 Анализ состояния проблемы
1.1 Оценка уровня массы диоксида серы, поступающего в атмосферу
1.2 Пути решения проблемы очистки отходящих газов от
диоксида серы
1.3 Основные закономерности адсорбционных процессов
1.4 Особенности адсорбции из жидкой фазы
1.5 Активные угли как промышленные адсорбенты
1.6 Адсорбция диоксида серы активным углем
1.7 Регенерация активных углей
1.8 Выводы. Обоснование цели и постановка задачи исследования
Глава 2 Экспериментальная часть
2.1 Подготовка образцов активного угля для изучения фазового равновесия в системе «активный уголь, серная кислота, вода»
2.2 Методика изучения фазового равновесия в системе «активный
уголь, серная кислота, вода»
2.3 Методика изучения динамики сушки навесок активного угля, после взаимодействия с растворами серной кислоты
2.4 Методика изучения поверхностных групп активного угля
2.5 Методика анализов и прямых измерений
2.6 Обработка экспериментальных данных
2.7 Математическая сходимость результатов экспериментов
Глава 3 Адсорбция диоксида серы на активном угле
3.1 Выбор объектов исследования для определения адсорбционной ёмкости активного угля по 80г
3.2 Влияние температуры на адсорбционную ёмкость активных углей АР-В и АГ-3 по диоксиду серы

3.3 Изостеры адсорбции диоксида серы на активном угле марки АР-В и АГ
3.4 Энергия активации молекул диоксида серы при адсорбции активным углем марки АР-В
3.5 Адсорбция кислорода на поверхности активного угля марки АР-В
3.6 Механизм адсорбции диоксида серы на активном угле
3.7 Динамика адсорбции диоксида серы на активном угле марки АР-В
3.8 Характеристика приготовленных образцов активного угля, насыщенного диоксидом серы
3.9 Выводы по главе
Глава 4 Изучение равновесия в системе «активный уголь, серная
кислота, вода»
4.1. Зависимость равновесной ёмкости по серной кислоте от концентрации объёмного раствора и температуры
4.2 Состав поверхностного раствора при взаимодействии активного угля с раствором серной кислоты
4.3 Коэффициент распределения
4.4 Парциальное давление паров воды над поверхностным раствором серной кислоты, адсорбированной на активном угле марки АР-В
4.5 Выводы по главе
Глава 5 Разработка технологических основ очистки отходящих газов от диоксида серы на угольных сорбентах и совершенствование технологии регенерации адсорбентов с получением серной кислоты повышенной концентрации
5.1 Выбор оптимальной температуры экстракционной регенерации
5.2 Зависимость концентрации регенерирующей серной кислоты от насыщения активного угля по диоксиду серы

5.3 Решение вопроса увеличения концентрации регенерирующего раствора серной кислоты
5.4 Кинетика экстракции серной кислоты с поверхности активного угля марки АР-В
5.5 Аппаратурное оформление процесса адсорбционной очистки отходящих газов от 802 и регенерации насыщенного активного угля, принципиальная схема установки
5.6 Расчет адсорбера как основного узла разработанной технологической схемы
5.7 Расчет материального баланса
5.8 Экологические, энергетические и ресурсосберегающие аспекты предлагаемой технологической схемы
5.9 Оценка эколого-экономической эффективности предлагаемых природоохранных мероприятий
5.10 Выводы по 5 главе
Выводы
Список использованных источников и литературы
Приложение к диссертации

При изучении равновесия в системе "активный уголь, серная кислота, вода" навеску угля, поглотившего известный объём 802 или серной кислоты суспендировали в воде или растворе серной кислоты известных объема и концентрации в термостатированном сосуде, снабжённом обратным холодильником для исключения потерь воды при температуре выше 30°С. При достижении постоянства концентрации кислоты в 3-х последовательных пробах жидкой фазы систему расфильтровывали, определяя изменение концентрации и объёма кислоты. Массы кислоты и воды на угле находили из материального баланса опыта. Правильность определения массы сорбированной кислоты проверяли промывкой угля водой до pH смыва близкого к 7. Кислотность первых порций смывных вод находили титрованием, последних порций при рН>4 по показаниям рН-метра.
При динамическом режиме в нижнюю часть колонки, заполненной активным углем, подавалась вода или раствор серной кислоты концентрацией 0-25 % масс., сверху раствор отводился через вентиль и далее анализировался. Регенерацию проводили до достижения постоянства концентрации в 3-х последовательных пробах жидкой фазы.
В ходе исследования равновесия в системе «активный уголь, серная кислота, вода» определялись оптимальные условия регенерации активного угля, насыщенного диоксидом серы. При этом навеску активного угля марки АР-В насыщали диоксидом серы до адсорбционной емкости ~ 2 моль/кг (см. п. 2.1.1). Далее активный уголь подвергался экстракционной регенерации путем обработки водой или растворами серной кислоты в «колбовом» или «проточном» режимах.
Аналогичным путем изучалась и экстракционная регенерация активного угля, насыщенного диоксидом серы.
Для определения характера связи воды с адсорбированной серной кислотой и поверхностью активного угля в ряде опытов проводилась термическая обработка (сушка) активного угля после взаимодействия с растворами серной кислоты.
Термическая обработка (сушка) проводилась в лабораторном сушильном шкафу при температуре 50, 70°С, с целью удаления влаги. В ходе сушки адсорбента снималась кривая изменения массы во времени. В ходе термической обра-