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N,N-二甲基酰胺水溶液吸收气态甲苯实验研究

收稿日期:2024-01-25 修回日期:2024-03-02 接受日期:2024-03-05

DOI:10.20078/j.eep.20240405

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    摘要:合成革行业排放的有机废气主要成分为N,N-二甲基甲酰胺(DMF),并伴有少量甲苯、丁酮和乙酸乙酯等化合物。传统处理方法通常依赖水吸收工艺,该工艺会产生富含DMF的水性吸收液。系统探讨了DMF水溶液作为吸收剂,利用填料塔对疏水性甲苯的吸收性能... 展开+
    摘要:

    合成革行业排放的有机废气主要成分为N,N-二甲基甲酰胺(DMF),并伴有少量甲苯、丁酮和乙酸乙酯等化合物。传统处理方法通常依赖水吸收工艺,该工艺会产生富含DMF的水性吸收液。系统探讨了DMF水溶液作为吸收剂,利用填料塔对疏水性甲苯的吸收性能。研究表明,添加DMF显著增强了甲苯与吸收剂基质之间的相互作用。基于密度梯度理论(DGT)的分析显示,甲苯与水或甲苯与DMF之间的相互作用较弱,而DMF与水之间存在强氢键。因此,添加DMF可有效增强甲苯与吸收剂分子间的相互作用,从而实现甲苯的高效吸收和资源回收。在动态吸收实验中,40%DMF吸收剂的吸收效率达到32.0%时,去离子水仅为12.7%,40%DMF吸收剂的吸收效率比去离子水提高了2.5倍。停留时间和液气比对DMF水溶液的甲苯吸收效率有显著影响。停留时间从10s增加到25s,在30min的操作时间内,吸收效率从10.0%提升至24.0%。系统在液气比为15L/m3时达到峰值吸收性能,最大效率为24.3%。此外,30%DMF水溶液对甲苯的饱和吸收量为14mg/L,其准亨利定律常数远小于水中的对应值,进一步验证了DMF在甲苯吸收中的增强作用。通过加热蒸馏,甲苯可从DMF吸收剂溶液中高效回收,并且吸收剂再生后几乎保持初始的甲苯吸收能力。在50℃的解吸温度下,甲苯的解吸效率达到91.2%。经过8次连续的吸附-解吸循环,DMF溶液对甲苯的吸收饱和容量仍然稳定。这些发现证实了利用DMF水溶液有效吸收低浓度甲苯废气的可行性,并揭示了该技术在处理难水溶性挥发性有机物的实际应用潜力。

    收起-

    作者:

    • 张海杰1
    • 寿登2
    • 成卓韦2,*
    • 宋万康2

    作者简介

    第一作者:张海杰(1980—),男,浙江杭州人,高级工程师,主要研究方向为大气污染控制。E-mail:20214725@qq.com
    通讯作者:成卓韦(1982—),男,浙江杭州人,教授,主要研究方向为大气污染控制。E-mail:zwcheng@zjut.edu.cn

    单位

    • 1. 浙江环耀环境建设有限公司,浙江 杭州 310014
    • 2. 浙江工业大学 环境学院,浙江 湖州 313200

    关键字

    • 合成革
    • 有机废气
    • N
    • N二甲基甲酰胺DMF
    • 水吸收
    • 甲苯吸收剂
    • 挥发性有机化合物VOCs

    基金项目

    浙江省科技计划资助项目(2022C03073);浙江省生态环境科研和成果推广资助项目(2021HT0009)

    引用格式

    张海杰, 寿登, 成卓韦, 等. N,N-二甲基酰胺水溶液吸收气态甲苯实验研究[J]. 能源环境保护, 2025, 39(2): 182−191.

    ZHANG Haijie, SHOU Deng, CHENG Zhuowei, et al. Adsorption of Gaseous Toluene by an Aqueous N,N-Dimethylformamide Solution: An Experimental Study[J]. Energy Environmental Protection, 2025, 39(2): 182−191.

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