论文部分内容阅读
空间站中水资源非常珍贵，如何处理空间站舱室冷凝水中的有机物，并实现冷凝水的回收利用，事关航天事业的开拓和发展。球形活性炭有着丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，并具有吸附容量大、球形度高、灰分低、易再生等优点，已在水处理方面得到广泛应用。本文以沥青及其改性球形活性炭和树脂基球形活性炭为吸附剂，通过平衡吸附实验和固定床穿透实验，研究了对空间站舱室冷凝水模型中的苯甲醇、己内酰胺、丙酮，乙酸、N，N-二甲基甲酰胺、异丙醇、乙醇、丙二醇、乙二醇、甲醇、甲醛、甲酸共12种有机物的吸附效果。首先考察了活性炭对苯甲醇、己内酰胺、丙酮的平衡吸附，并将不同孔径范围的孔容和比表面积与吸附量之间进行线性拟合，得出活性炭对3种有机物的最佳吸附孔径。然后考察吸附量较大的活性炭对冷凝水中其他有机物的吸附，以及对冷凝水模型整体的固定床吸附。最后将吸附量较高的活性炭进行去灰分处理，降低活性炭在超纯水中离子释放，使其能用于冷凝水处理的体系。主要结论如下: (1)沥青基活性炭对苯甲醇、己内酰胺、丙酮的平衡吸附量大于树脂基活性炭的吸附量，吸附等温线都能很好地用Freundlich方程描述。 (2)苯甲醇、己内酰胺、丙酮在活性炭上的最佳吸附孔径是1nm及以下，吸附量大小与小于1nm的孔径所含的比表面积S＜1nm和孔容V＜1nm的大小呈正比，氮气和氢气改性后的沥青基活性炭的吸附量基本没有提高。 (3)沥青活性炭对冷凝水中的有机物平衡吸附量顺序为:苯甲醇＞己内酰胺＞丙酮＞乙酸＞N，N-二甲基甲酰胺＞异丙醇＞乙醇＞丙二醇＞甲醛＞乙二醇＞甲醇。有机物溶解度越低，极性越低，在该活性炭上的吸附量越大。 (4)活性炭对冷凝水的固定床吸附实验表明:达到穿透点时流出液体积与平衡吸附量呈正比，活性炭中大孔能有效地促进有机物在活性炭内部的传质速率，提高活性炭的处理量。 (5)活性炭去灰分工艺中，酸处理时间48 h，热处理温度550℃是合适的，经过处理后的活性炭灰分明显降低，能用于冷凝水体系中。