1.3 有害气体吸附实验
活性炭其主要是以含炭量较高的物质制成，如木材、煤、果壳、骨和石油残渣等，其外观色泽呈黑色。活性炭是一种多孔的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸附力而成的。其成分除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮和氧，其结构则似以一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体积及高表面积的特点，每克的活性炭所具有的比表面相当于1000个m2之多。
1.3.1 实验目的
本实验采用固定填充床吸附装置，用活性炭作为吸附剂，吸附净化浓度约为400×10-5～900×10-5（体积分数）的模拟SO2烟气，得出吸附净化穿透曲线，并由此计算出动态吸附量、失效时间和传质区高度等。
通过本实验应达到以下目的：
（1）深入理解吸附法净化有害废气的原理和特点。
（2）加深对吸附过程和穿透曲线的理解。
（3）深入理解活性炭再生的原理和特点。
（4）掌握通过实验手段获得吸附床参数的方法。
1.3.2 实验原理
活性炭吸附是基于其巨大的比表面积将气体中的SO2浓集于上，是由于物理吸附性能而吸附的，产生物理吸附作用的主要原因是由于分子间范德华力引起的。含污染物的气流通过活性炭床，由于吸附速率的原因，形成传质吸附区，传质吸附区沿气流方向向前推进，吸附床出口气流SO2浓度开始保持不变，达到穿透点后，浓度逐渐升高直到接近进口浓度，吸附床完全穿透。
1.3.3 设备、仪器与用具
有害气体吸附实验所用到的设备、仪器与用具如下。
（1）吸附实验装置，系统如图1-15所示。
（2）SO2测定仪：KM900SN。
（3）气体体积测定装置。
（4）液体SO2。
（5）活性炭。
（6）盒式大气压力计。
图1-15 吸附实验装置系统图
1—SO2气体；2—空气泵；3—气体转子流量计；4—毛细管流量计；5—缓冲罐；6—三通阀；7—活性炭吸附塔；8—U形压力计；a，b，c，d，e，f，g—阀门
1.3.4 操作步骤和方法
有害气体吸附实验的操作步骤和方法如下。
（1）熟悉实验装置，清楚实验流程。
（2）接通电源，设置通气时间、清洗时间、再生时间及再生温度。
（3）开启空气泵，调节流量为25L/min。
（4）接通旁通管路，开启SO2钢瓶，调节其流量，通过KM900SN检测仪监测混合气中的SO2的浓度使其稳定在500×10-6左右（体积分数）。
（5）切换三通阀至吸附床管路，待流量稳定浓度值下降到最低点后，计下此时时间τ0，以后每隔Δτ（取5min）读一次出口SO2浓度，将数值填入表1-4。
（6）直至出口浓度达到进口浓度的80%以上时，关闭SO2钢瓶。
（7）经过清洗后，进入活性炭再生过程。
（8）活性炭当温度达到再生温度时计下此时时间τ1，以后每隔Δτ（取5min）读一次出口SO2浓度，将数值填入表1-5。
（9）当出口浓度稳定不变时，将温控系统关闭，待活性炭温度降至100℃以下时，关闭空气泵，关闭整个实验装置，结束实验。
1.3.5 实验结果整理
有害气体吸附实验的实验结果整理步骤如下。
（1）将实验数据计入表1-4、表1-5中。
表1-4 吸附实验过程数据记录表
如图1-16所示为理想状态下吸附穿透曲线图。
图1-16 理想状态下吸附穿透曲线
表1-5 再生实验过程数据记录表
（2）根据实验结果绘出净化效率随时间的变化曲线。
（3）根据实验结果绘出SO2吸附穿透曲线，由实验结果图定出穿透时间τB（设穿透点浓度为进口浓度的10%）和饱和时间τE（设饱和点浓度为进口浓度的70%）。
（4）根据吸附穿透曲线，确定吸附床的传质区高度及吸附床的饱和度。
1.3.6 思考题
（1）设计活性炭移动吸附床实验装置。
（2）目前还有哪些新型吸附床，简述其原理。