Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tái sinh than hoạt tính dạng hạt bão hòa với các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi bằng hệ thống hấp thụ dao động điện nhiệt mới
Tóm tắt
Than hoạt tính dạng hạt có sẵn trên thị trường (KBAC) đã được lựa chọn để kết hợp với hệ thống dao động điện nhiệt mới nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt lượng Joule lên các tính chất vật lý và hóa học của than hoạt tính cũng như khả năng tái sinh hấp thụ của nó ở nhiều nhiệt độ tái sinh khác nhau (120, 140 và 160°C) sau khi bị bão hòa bởi toluene (TOL) và methylethylketone (MEK). Diện tích bề mặt riêng (1278 m2 g− 1) và thể tích micropore (0.48 cm3 g− 1) của KBAC sau một chu kỳ hấp thụ/desorption giảm nhẹ, trong khi diện tích bề mặt micropore (1158 m2 g− 1) và thể tích micropore của KBAC giảm đáng kể sau sáu chu kỳ hấp thụ/desorption. Có thể suy luận rằng các lỗ của KBAC, đặc biệt là micropore, bị tắc bởi sự tích tụ chất cặn gót chân chủ yếu do sự hình thành coke từ TOL và MEK bị nứt sinh ra bởi quá trình gia nhiệt Joule tuần hoàn. Hiệu suất desorption của TOL-KBAC và MEK-KBAC (KBAC đã bão hòa với TOL và MEK, tương ứng) được đánh giá theo phương pháp trọng lượng dao động từ 55 đến 80% và 85–90%, tương ứng, và cả hai cho thấy sự tương quan lớn giữa nhiệt độ tái sinh và hiệu suất desorption. Đáng chú ý, các hiệu suất desorption được tính từ phương pháp tích phân dựa trên các đường cong bị vỡ thấp hơn 8 và 16% so với các giá trị trực tiếp thu được từ phương pháp trọng lực cho TOL-KBAC và MEK-KBAC, tương ứng. Sự khác biệt lớn hơn về hiệu suất desorption đánh giá bởi hai phương pháp cho MEK-KBAC có thể do sự phân hủy của MEK thành CO hoặc CO2, điều này ít nổi bật hơn ở TOL-KBAC. Trong các thử nghiệm hấp thụ/desorption tuần hoàn, khả năng hấp thụ của cả TOL-KBAC và MEK-KBAC đã giảm sau quá trình tái sinh điện nhiệt 6 chu kỳ, đến mức khả năng hấp thụ của TOL-KBAC giảm đáng kể còn khoảng 50%, trong khi đó MEK-KBAC vẫn giữ được khoảng 70% khả năng hấp thụ ban đầu của nó. Như đã đề cập trước đó, sự tích tụ cặn gót chân làm tắc nghẽn các lỗ và dẫn đến sự giảm khả năng hấp thụ, đặc biệt là đối với TOL.
Từ khóa
#than hoạt tính #tái sinh #hấp thụ #nhiệt độ tái sinh #cặn gót chân #toluene #methylethylketone #động lực học desorptionTài liệu tham khảo
Zhang XY, Gao B, Creamer AE, Cao CC, Li YC. Adsorption of VOCs onto engineered carbon materials: a review. J Hazard Mater. 2017;338:102–23.
Huang YS, Hsieh CC. VOC characteristics and sources at nine photochemical assessment monitoring stations in western Taiwan. Atmos Environ. 2020;240:117741.
Gu S, Guenther A, Faiola C. Effects of Anthropogenic and biogenic volatile organic compounds on Los Angeles air quality. Environ Sci Technol. 2021;55:12191–201.
Hanif NM, Hawari NSSL, Othman M, Abd Hamid HH, Ahamad F, Uning R, et al. Ambient volatile organic compounds in tropical environments: potential sources, composition and impacts – a review. Chemosphere. 2021;285:131355.
Kim KJ, Ahn HG. The effect of pore structure of zeolite on the adsorption of VOCs and their desorption properties by microwave heating. Micropor Mesopor Mat. 2012;152:78–83.
Le Cloirec P. Adsorption onto activated carbon fiber cloth and electrothermal desorption of volatile organic compound (VOCs): a specific review. Chinese J Chem Eng. 2012;20:461–8.
Sui H, Liu HX, An P, He L, Li XG, Cong S. Application of silica gel in removing high concentrations toluene vapor by adsorption and desorption process. J Taiwan Inst Chem E. 2017;74:218–24.
Ghafari M, Atkinson JD. Impact of styrenic polymer one-step hyper-cross-linking on volatile organic compound adsorption and desorption performance. J Hazard Mater. 2018;351:117–23.
Xu C, Ruan CQ, Li YX, Lindh J, Stromme M. High-performance activated carbons synthesized from nanocellulose for CO2 capture and extremely selective removal of volatile organic compounds. Adv Sustain Syst. 2018;2:1700147.
Lv YT, Sun J, Yu GQ, Wang WL, Song ZL, Zhao XQ, et al. Hydrophobic design of adsorbent for VOC removal in humid environment and quick regeneration by microwave. Micropor Mesopor Mat. 2020;294:109869.
Zhang HH, Dai LY, Feng Y, Xu YH, Liu YX, Guo GS, et al. A Resource utilization method for volatile organic compounds emission from the semiconductor industry: selective catalytic oxidation of isopropanol to acetone over Au/α-Fe2O3 nanosheets. Appl Catal B-Environ. 2020;275:119011.
Wickramaratne NP, Jaroniec M. Importance of small micropores in CO2 capture by phenolic resin-based activated carbon spheres. J Mater Chem A. 2013;1:112–6.
Zhang GZ, Lei BM, Chen SM, Xie HM, Zhou GL. Activated carbon adsorbents with micro-mesoporous structure derived from waste biomass by stepwise activation for toluene removal from air. J Environ Chem Eng. 2021;9:105387.
Li YD, Shen YH, Niu ZY, Tian JP, Zhang DH, Tang ZL, et al. Process analysis of temperature swing adsorption and temperature vacuum swing adsorption in VOCs recovery from activated carbon. Chinese J Chem Eng. 2022; In press. https://doi.org/10.1016/j.cjche.2022.01.029.
Zhu ZL, Li AM, Zhong S, Liu FQ, Zhang QX. Preparation and characterization of polymer-based spherical activated carbons with tailored pore structure. J Appl Polym Sci. 2008;109:1692–8.
Qian QL, Gong CH, Zhang ZG, Yuan GQ. Removal of VOCs by activated carbon microspheres derived from polymer: a comparative study. Adsorption. 2015;21:333–41.
Wang Q, Liang XY, Qiao WM, Liu CJ, Liu XJ, Zhan LA, et al. Preparation of polystyrene-based activated carbon spheres with high surface area and their adsorption to dibenzothiophene. Fuel Process Technol. 2009;90:381–7.
Qi JW, Li JS, Li Y, Fang XF, Sun XY, Shen JY, et al. Synthesis of porous carbon beads with controllable pore structure for volatile organic compounds removal. Chem Eng J. 2017;307:989–98.
Zhang CM, Song W, Zhang XC, Li R, Zhao SJ, Fan CM. Synthesis, characterization and evaluation of resin-based carbon spheres modified by oxygen functional groups for gaseous elemental mercury capture. J Mater Sci. 2018;53:9429–48.
Luo L, Ramirez D, Rood MJ, Grevillot G, Hay KJ, Thurston DL. Adsorption and electrothermal desorption of organic vapors using activated carbon adsorbents with novel morphologies. Carbon. 2006;44:2715–23.
Romero-Anaya AJ, Lillo-Rodenas MA, Linares-Solano A. Spherical activated carbons for low concentration toluene adsorption. Carbon. 2010;48:2625–33.
Chen YT, Huang YP, Hsi HC. Valorizing waste bamboo tar to novel bead carbonaceous adsorbent for volatile organic compound removal. J Environ Eng. 2019;145:04019088.
Chen YT, Huang YP, Wang C, Deng JG, Hsi HC. Comprehending adsorption of methylethylketone and toluene and microwave regeneration effectiveness for beaded activated carbon derived from recycled waste bamboo tar. J Air Waste Manage. 2020;70:616–28.
Hsiao SY, You SW, Wang C, Deng JG, Hsi HC. Adsorption of volatile organic compounds and microwave regeneration on self-prepared high-surface-area beaded activated carbon. Aerosol Air Qual Res. 2022;22:220010.
Sullivan PD, Rood MJ, Grevillot G, Wander JD, Hay KJ. Activated carbon fiber cloth electrothermal swing adsorption system. Environ Sci Technol. 2004;38:4865–77.
Mallouk KE, Rood MJ. Performance of an electrothermal swing adsorption system with postdesorption liquefaction for organic gas capture and recovery. Environ Sci Technol. 2013;47:7373–9.
Zhao QH, Wu F, He YDA, Xiao P, Webley PA. Impact of operating parameters on CO2 capture using carbon monolith by Electrical Swing Adsorption technology (ESA). Chem Eng J. 2017;327:441–53.
Chen BC, Tsai CY, Pan SY, Chen YT, Hsi HC. Sustainable recovery of gaseous mercury by adsorption and electrothermal desorption using activated carbon fiber cloth. Environ Sci Technol. 2020;54:1857–66.
Liao HY, Pan SY, You SW, Hou CH, Wang C, Deng JG, et al. Mercury vapor adsorption and sustainable recovery using novel electrothermal swing system with gold-electrodeposited activated carbon fiber cloth. J Hazard Mater. 2021;410:124586.
You SW, Liao HY, Tsai CY, Wang C, Deng JG, Hsi HC. Using novel gold nanoparticles-deposited activated carbon fiber cloth for continuous gaseous mercury recovery by electrothermal swing system. Chem Eng J. 2022;431:134325.
Zhao RK, Liu LC, Zhao L, Deng S, Li HL. Thermodynamic analysis on carbon dioxide capture by Electric Swing Adsorption (ESA) technology. J CO2 Util. 2018;26:388–96.
Yang CT, Miao G, Pi YH, Xia QB, Wu JL, Li Z, et al. Abatement of various types of VOCs by adsorption/catalytic oxidation: a review. Chem Eng J. 2019;370:1128–53.
Wang HY, Xie HM, Cao QH, Li XL, Liu BY, Gan ZX, et al. Hierarchical porous activated carbon from waste Zanthoxylum bungeanum branches by modified H3PO4 activation for toluene removal in air. Environ Sci Pollut R. 2022;29:35443–58.
Zhu WD, Groen JC, Kapteijn F, Moulijn JA. Adsorption of butane isomers and SF6 on Kureha activated carbon: 1 Equilibrium. Langmuir. 2004;20:5277–84.
Niknaddaf S, Atkinson JD, Gholidoust A, Fayaz M, Awad R, Hashisho Z, et al. Influence of purge gas flow and heating rates on volatile organic compound decomposition during regeneration of an activated carbon fiber cloth. Ind Eng Chem Res. 2020;59:3521–30.
Popescu M, Joly JP, Carre J, Danatoiu C. Dynamical adsorption and temperature-programmed desorption of VOCs (toluene, butyl acetate and butanol) on activated carbons. Carbon. 2003;41:739–48.
Cvetanovic RJ, Amenomiya Y. Temperature programmed desorption technique for investigation of practical catalysts. Cataly Rev. 1972;6:21–48.
Bhandari PN, Kumar A, Bellmer DD, Huhnke RL. Synthesis and evaluation of biochar-derived catalysts for removal of toluene (model tar) from biomass-generated producer gas. Renew Energ. 2014;66:346–53.