论文部分内容阅读
微波由于其特殊的体加热方式和不需要媒介就能对物质进行选择性快速加热的特点使其在吸附剂再生方面有独特的优势。微波是频率在300GHz～300Mnz之间的电磁波，最常用的是2450MHz。本论文针对传统热再生技术存在的热效应差等问题，对微波辅助技术在吸附剂再生领域的应用进行了研究，证实了吸附剂微波辅助再生的可行性，获得了较为系统准确的吸附剂脱附方面的实验数据，并通过与传统热再生进行比较，为微波辅助再生技术的应用提供了一定的理论依据。
本文研究了介电损耗不同的物质以及不同的液-液、液-固体系在微波场中的温度响应规律，为日后系统研究微波热效应对吸附剂脱附的影响作了铺垫。实验研究发现，介质在微波场中的温度响应与其介电损耗有关，tanδ越大，温升越高；电解质的性质与浓度不同在微波场中表现出不同的温升行为；对微波有强烈吸收的活性炭来说，溶液／活性炭非均相体系的损耗系数取决于活性炭的介电性质，而对于具有低介电损耗系数的树脂来说，溶液／树脂非均相体系的损耗系数取决于溶液的介电性质。
以NDA-100超高交联树脂为吸附剂，苯酚为吸附质，氢氧化钠稀溶液为脱附剂，采用微波间歇辐照脱附的方法，对吸附苯酚树脂的脱附过程进行了研究。实验结果表明，采用多次、短时间微波辐照时，脱附体系温升速率随初始温度的不断升高呈下降趋势：利用这一特点对脱附体系进行辐照，可有效避免体系内“热点”现象的出现。与常规热脱附相比，微波脱附速度更快，效率更高。微波辐照极短的时间即能达到比较高的脱附率，说明微波穿透能力强，可在不同深度短时间产生体加热，加热无滞后，对脱附动力学历程具有积极的推动作用，脱附速率随着温度的升高而快速升高，体现了微波的“非热效应”；随着温度的逐渐升高，苯酚的脱附率平缓上升，微波传质速率减慢，而随脱附剂浓度的增加出现较为迅速的上升，此时再生过程更多的受脱附剂在树脂孔道内的扩散控制，与加热方式无关，体现了微波的“热效应”。
对吸附剂ZX-100椰壳活性炭，以苯酚脱附率为指标，进行了混合水平正交实验，结果表明：在选取的五个因素中对指标脱附率影响大小依次为活性炭量、脱附剂种类、苯酚溶液初始浓度、微波辐照时间、搅拌与否。
从实验室研究的角度对微波辅助再生技术的应用性进行了评价。通过BET、IR等分析手段对经微波多次再生处理的吸附剂的结构进行了表征，同时进行了树脂的重复吸附实验，结果表明，树脂经多批次微波辐照，吸附性能和化学结构保持稳定。
对微波辅助再生技术的应用前景进行了展望，在理论支持的基础上推动了微波辅助再生技术在实际工程上的应用。