论文部分内容阅读
氟利昂(CFCs)的大量使用带来了破坏臭氧层和产生温室效应两大全球环境问题。解决氟利昂问题主要有三条途径,第一条途径是禁止氟利昂的生产和使用；第二条途径是开展氟利昂替代品合成的研究；第三条途径是将现有氟利昂转化为无害物质。前两条已经被付诸实践,然而对于现存的氟利昂处理和处置还存在很多问题。论文研究了一种处理氟利昂的新方法,即采用熔融碱和熔融盐分解CFC-12,在进行大量实验研究后,对反应热力学,反应动力学以及反应机理进行了探讨。采用熔融碱分解CFC-12,选择使用的碱为NaOH, CFC-12被分解成NaF、NaCl、Na2CO3、H2O等,副产物被熔融NaOH吸收,大大减少二次污染,初步实现了氟利昂无害化处理。实验得出：用熔融NaOH分解CFC-12,在没有加入水蒸气时,出口浓度先减小后增大,60min后增大到与进口浓度相同；加入水蒸气反应后,出口浓度很小,分解效率达到了99%。CFC-12分解效率随着反应中加入水蒸气量增加而增大。NaOH对CFC-12分解很重要,当反应器中不加入NaOH时,反应器进出口浓度相同；用Na2CO3代替NaOH反应时,分解效果也不理想；只有用NaOH反应时效果才很好。所以CFC-12和NaOH, CFC-12和H2O之间的反应结果不理想,当CFC-12、NaOH、H2O三者反应时,CFC-12分解效果很好。在进气浓度小于81000mg/m3时,分解效率保持在99%以上,继续增大进气浓度后,分解效率下降。分解效率随着反应温度的提高而增大。在NaOH用量小于75g时,分解效率NaOH用量的增大而增大,继续增大NaOH用量后,分解效率增大趋势变得不显著。CFC-12分解效率随着进气流量的增大而逐步减小。在最优化实验条件下,分解效率均在99%以上。该工艺能99%处理CFC-12废气的进气浓度为2%,为处理高浓度CFC-12废气开发了简单、高效技术。而且CFC-12分解产生的副产物被熔融NaOH吸收,大大减少了二次污染。进行了熔融碱分解CFC-12工艺的效益分析。采用熔融盐分解CFC-12,选定的盐为CaCl2-NaCl盐,选定的催化剂为Al2(SO4)3和CuSO4。实验得出：在有水蒸气和不加入催化剂条件下,用CaCl2-NaCl盐分解CFC-12和H2O混合气体,分解效率最高可以达到80%,加入Al2(SO4)3催化剂后,分解效率得到提高,最高提高了20%。水蒸气是熔融盐分解CFC-12的重要条件,没有水蒸气条件下,出口浓度迅速增大到与进口浓度相同,加入水蒸气反应后,出口浓度很小,分解效率达到了99%。CFC-12分解效率随着进气浓度和进气流量的增大而减小,但随着反应温度的升高而增大。而且在同等条件下,Al2(SO4)3的催化活性要高于CuSO4催化剂。采用工业4#活性炭的吸附未反应的CFC-12废气,在常温下最大吸附容量可达201mg/g。熔融碱分解CFC-12为水解反应,H2O和NaOH对CFC-12分解很重要,CFC-12主要与OH-发生水解反应。熔融盐分解CFC-12反应为催化水解反应,CaCl2-NaCl盐,CaCl2-NaCl盐+Al2(SO4)3, CaCl2-NaCl盐+CuSO4都为催化剂。计算了熔融碱分解CFC-12和熔融盐分解CFC-12两个反应式的的ΔrHθm、ΔrSθm、ΔrGθm,两者ΔrGθm都小于0,均为自发反应,但常态下反应速率很慢,必须改变条件加快反应,还从动力学角度探讨了各实验因素对CFC-12分解效率的影响。