真空微波解吸載乙醇活性炭的過程分析
設計了載乙醇活性炭真空微波解吸的試驗流程,采用近似法測定了載乙醇活性炭真空微波解吸的出口濃度曲線。闡述了在真空條件下微波解吸負載有水和乙醇這類低沸點化合物的活性炭的機理,對真空微波解吸的分離過程進行了分析。試驗結果表明:在各種微波功率下,中期乙醇出口濃度均高于前后期;在320 W 微波功率下,80 s 即出現乙醇出口質量分數的最高峰值54%;在680 W 微波功率下,60 s 即出現乙醇出口質量分數的最高峰值64%;質量分數4%的低濃度乙醇水溶液經兩次活性炭吸附- 真空微波解吸循環后,乙醇出口質量分數的峰值可達96%以上。
酒精工業生產過程中產生的淡酒液主要含有乙醇(4%~8%)、少量脂類和酸類物質。目前對這類淡酒液主要采用直接排放的方法。本試驗的目的是用顆粒活性炭(GAC)吸附淡酒液中的乙醇,吸附飽和后在真空條件下用微波輻照解吸,以實現乙醇的回收。
微波替代傳統加熱方法用于解吸載乙醇GAC 其明顯的作用是:微波具有選擇性。微波輻照加熱物料后,較易被微波加熱的組分在解吸氣體中的含量較液相中多,難被微波加熱的組分在解吸氣體中的含量較液相中少,分罐收集餾出液,以實現良好的分離效果。
本試驗之所以考慮在真空條件下操作是因為基于以下考慮:(1)在反應器與冷凝器之間形成壓力梯度,將解吸氣及時帶出反應器冷凝;(2)載乙醇GAC 在微波場中升溫很快。抽走空氣,防止空氣中的氧在高溫下氧化GAC,降低GAC 損耗。
1、試驗部分
1.1、儀器與試劑
微波裝置為自行改裝的WP800 型格蘭仕家用微波爐,微波功率連續可調;解吸再生反應器由Φ30 mm×200 mm 石英玻璃管和多孔石英玻璃篩板(篩板30 mmi.d.,篩孔1.5 mm i.d.)組成;SHZ- D(Ⅲ)型循環水式真空泵;78- 1 型磁力加熱攪拌器;SC- 200- 05 型氣相色譜儀;TB- 214 型電子天平。
煤質顆粒活性炭(GAC),化學純,由國藥集團化學試劑有限公司提供;氮氣,工業級;無水乙醇,正丙醇,均為分析純。
1.2、試驗方法
4.2、真空微波解吸分離過程分析
在以上測定真空微波解吸出口濃度曲線及對真空微波解吸載乙醇活性炭機理探討的基礎上,本文對真空條件下微波解吸的分離過程做了以下分析。
負載有多種揮發性組分的活性炭在真空微波系統中達到完全解吸或接近完全解吸,以實現活性炭的再生,重新用于吸附過程。由于微波具有選擇性,對不同的物質具有不同的加熱效率,可導致解吸過程中不同物質的解吸速率不同,形成尖銳的出口濃度曲線。分罐收集餾出液,可將
較低濃度的餾出液重新用于活性炭吸附過程以進一步提純。
真空微波解吸即通過微波的選擇性,形成氣相組成與液相組成的差異,來實現分離目的。簡單蒸餾及常規精餾利用各組分揮發性的不同實現分離,而真空條件下的微波解吸主要利用微波對各組分加熱效率不同這一點來達到分離目的。
5、結論
(1) 采用近似法測定了載乙醇活性炭真空微波解吸的出口濃度曲線;發現真空微波解吸載乙醇活性炭過程的中期乙醇出口濃度高于前后期;
(2) 微波功率越高,載乙醇GAC 微波解吸的乙醇出口濃度的峰值越大,且越早出現;在功率為320 W 的微波輻照下,80 s 即出現出口濃度的最高峰值54%;在功率為680 W 的微波輻照下,60 s 即出現出口濃度的最高峰值64%;
(3) 在關注分離效果的同時關注微波輻照對活性炭的再生作用,闡述了在真空條件下微波解吸負載有水和乙醇這類低沸點化合物的活性炭的機理;分析了真空微波解吸的分離過程,強調微波選擇性對分離效果的作用。