【活性炭吸附與脫附實(shí)驗(yàn)裝置】

　　功能、作用介紹：

　　一、實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介

　　活性炭吸附與脫附實(shí)驗(yàn)裝置是根據(jù)最新的科研成果和工程實(shí)踐而設(shè)計(jì)，既能用于本科課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)，又能用于本科創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)把信息化手段引入裝置設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，達(dá)到裝置小型化，使大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)可以開出驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，從而突破了大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)只能做演示實(shí)驗(yàn)的局面。

　　該裝置包括氣體發(fā)生和計(jì)量系統(tǒng)，吸附柱(含底部加熱)系統(tǒng)，采樣及分析系統(tǒng)等。由活性炭吸附與脫附實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)示意圖(見上傳設(shè)備照片中的圖1)可知，裝置由1.空氣流量計(jì);2.配氣混合裝置; 3.混合緩沖器;4.吸附塔;5.再生加熱器;6.微量注射泵;7主氣泵;a, b, c, d，e，f ，g閥門;T1，T2，T3，T4溫度傳感器等構(gòu)成。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為三個(gè)階段，每個(gè)階段閥門開啟狀況：

　　1.起始階段配氣(為方式配氣過(guò)程中的氣體發(fā)生吸附作用，設(shè)置旁路)：關(guān)閉閥門a，d，f打開 b，c，e，g。

　　2.吸附階段：打開閥門b，d，e，f，g;關(guān)閉閥門a，c

　　3.脫附階段：打開閥門a，c，d，g;關(guān)閉閥門b，e，f

　　二、實(shí)驗(yàn)裝置的功能

　　1.實(shí)驗(yàn)裝置工作流程

　　實(shí)驗(yàn)采用微量注射泵來(lái)配制一定濃度的乙酸乙酯氣體(模擬VOCs)。通過(guò)流量計(jì)和微量注射泵向配氣混合裝置注入定量乙酸乙酯的液體可配置出一定流量一定濃度的乙酸乙酯氣體。

　　吸附塔共設(shè)有三個(gè)吸附段，外徑為100mm，其中圓環(huán)形保溫層厚度為25mm，吸附柱有效直徑50mm。本實(shí)驗(yàn)中只有中間段裝填有90mm厚度的顆粒活性碳層。吸附器底部設(shè)有氣體電加熱裝置用于吸附床再生。設(shè)有精確溫度控制系統(tǒng)，用于監(jiān)控脫附過(guò)程中的床層溫度變化情況。

　　吸附過(guò)程啟動(dòng)后，含乙酸乙酯的氣體從上向下經(jīng)過(guò)吸附塔，乙酸乙酯被活性炭層吸附，從而使氣體能到凈化。

　　當(dāng)吸附飽和后啟動(dòng)脫附，熱氣體從下向上經(jīng)過(guò)吸附塔，使吸附在活性炭上乙酸乙酯脫出，能到高濃度乙酸乙酯氣體，便于后續(xù)冷凝收集。

　　2.適用于本科課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)

　　在裝置臺(tái)套數(shù)方面：

　　活性炭吸附與脫附實(shí)驗(yàn)裝置小，價(jià)格低廉，便于各個(gè)大學(xué)購(gòu)置多臺(tái)套，如同濟(jì)大學(xué)有十多套，滿足每個(gè)學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)已經(jīng)在同濟(jì)大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)本科生實(shí)驗(yàn)課中使用4年。

　　在實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排方面：

　　吸附凈化時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，脫附解析時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程為4個(gè)小時(shí)，這樣既方便教務(wù)排課，又方便學(xué)生選課。

　　在滿足理論課程教學(xué)的要求方面：

　?、偕钊肜斫馕椒▋艋泻U氣的原理和特點(diǎn);②加深對(duì)吸附傳質(zhì)過(guò)程和穿透曲線的理解;③掌握通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段獲得吸附床設(shè)計(jì)參數(shù)的方法;④加深對(duì)熱脫附過(guò)程的理解。

　　3.適用于環(huán)境科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)

　　活性炭吸附與脫附實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與當(dāng)前VOCs處理的科研和工程實(shí)踐相結(jié)合，即把用于工程實(shí)踐的“一種從排氣中吸附回收凈化有機(jī)物的方法和裝置”設(shè)計(jì)成實(shí)驗(yàn)裝置。故該裝置能進(jìn)行工程機(jī)理的探究和工藝參數(shù)的確定實(shí)驗(yàn)。

　　參加創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的本科生，通過(guò)查閱有機(jī)污染氣體治理的相關(guān)資料，設(shè)計(jì)固定床吸附與脫附的實(shí)驗(yàn)方案，使用該裝置進(jìn)行試驗(yàn)，撰寫有機(jī)污染氣體凈化和資源化課題論文，完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)已經(jīng)完成的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目《氣態(tài)揮發(fā)性有機(jī)物污染控制實(shí)驗(yàn)研究》、《活性碳流化床吸附揮發(fā)有機(jī)物》、《合成革混合有機(jī)廢氣一步法吸附回收研究》、《氣體循環(huán)再生干式吸附凈化工藝裝備試驗(yàn)裝置開發(fā)》等。其中《合成革混合有機(jī)廢氣一步法吸附回收研究》獲國(guó)家級(jí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

　　三、實(shí)驗(yàn)裝置作用

　　1.改變大氣污染控制工程課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式

　　信息化的精確控制系統(tǒng)在大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)裝置上的使用，實(shí)驗(yàn)裝置變成小而精，價(jià)格低廉，臺(tái)套數(shù)多，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。突破了現(xiàn)有大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)裝置龐大，價(jià)格昂貴，僅能進(jìn)行演示性實(shí)驗(yàn)的局面。

　　參加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生利用本實(shí)驗(yàn)裝置自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，研究有機(jī)污染氣體凈化和資源化工藝的機(jī)理，探索該工藝運(yùn)行參數(shù)，撰寫相關(guān)的論文，實(shí)現(xiàn)了大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)、綜合性實(shí)驗(yàn)發(fā)展。

　　2.提高大氣污染控制工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平

　　在課程實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生自己動(dòng)手體驗(yàn)含乙酸乙酯的氣體通過(guò)活性炭吸附富集再熱解析的過(guò)程。親自實(shí)踐有機(jī)廢氣能夠凈化并回收利用，變廢為寶。這樣極大激發(fā)學(xué)生的興趣與對(duì)資源化處理工藝的好奇心，加上老師的啟發(fā)與引導(dǎo)，完全能夠營(yíng)造學(xué)生求知興趣的實(shí)驗(yàn)氛圍。

　　在環(huán)境科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生利用本實(shí)驗(yàn)裝置完成有機(jī)污染氣體凈化并回收工藝機(jī)理研究與探索。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生經(jīng)過(guò)查閱資料、提出實(shí)驗(yàn)方案、方案的討論與確定、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)總結(jié)等過(guò)程，使學(xué)生經(jīng)歷“三個(gè)全面”的過(guò)程，即：經(jīng)歷一次全面的分析研究問(wèn)題的過(guò)程，實(shí)驗(yàn)技能得到一次全面的鍛煉、綜合能力得到一次全面的提高。

　　作品名稱：活性炭吸附與脫附實(shí)驗(yàn)裝置

　　完成單位：同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心