[发明专利]一种半挥发性重金属蒸汽与固态吸附剂的吸附反应装置

说明书

本发明公开了一种半挥发性重金属蒸汽与固态吸附剂的吸附反应装置，包括可密封的外反应管以及固定在其外部的电加热炉，外反应管底部设置出气口、上部开设有进气口，进气口与出气口之间自上而下设有重金属蒸发区和吸附反应区，电加热炉包括上、下两组电加热器及热电偶温控、分别用于加热重金属蒸发区和吸附反应区；其中，重金属蒸发区内设有可在外反应管内上下移动的重金属承载架，吸附反应区设有用于装载固态吸附剂的吸附剂管。本发明的吸附反应装置利用两段式电加热及温控装置分别实现重金属蒸发及吸附反应温度的精确控制，可移动的重金属承载架增加了吸附反应研究的准确性和可靠性，而吸附剂管单独设置可减少吸附剂样品粘在管壁上的损失量。

技术领域

本发明涉及一种半挥发性重金属蒸汽与固态吸附剂的吸附反应装置，属于燃煤电厂大气污染防治领域。

背景技术

随着我国经济的不断发展及人口的不断增加，我们对能源的需求也越来越大。目前新能源仍处于发展阶段，不能支撑我国的能源输出，因此传统的煤炭仍在能源利用中占有很大比例。但随着我国对环境问题的重视程度不断加深，煤燃烧产生的污染问题亟待解决，烟气中的重金属对自然环境和人体均会产生巨大的危害，尤其是铅、镉等半挥发性重金属毒性极大，且难以被自然界吸收，必须引起社会及科研人员的重视。

随着我国城镇居民不断增多及工业化的不断发展，城市生活垃圾和污水量日益增多，已造成社会及民众的困扰。为了环保事业的长治久安，填埋已不是目前垃圾及污水污泥处理的主流方式，很多地方开始采用更加清洁的焚烧方式处理，但同时焚烧烟气中的半挥发性重金属也成为一个威胁环境的重要因素。

烟气中的半挥发性重金属多以亚微米颗粒的形式存在，现有的除尘设备无法捕捉，所以目前主流的处理方式是用吸附剂与烟气中的重金属发生反应使之固留下来，这就涉及到吸附剂的选择和使用，而吸附反应机理和吸附效率是影响吸附剂选择和使用的两个重要方面。然而，目前上没有形成广泛明确的吸附反应机理及吸附效率影响因素研究成果，而且，目前实验室内也没有完整高效的针对半挥发性重金属蒸汽的吸附研究装置。

发明内容

发明目的：针对实验室中缺乏完整高效的吸附研究装置的问题，本发明提供一种半挥发性重金属蒸汽与固态吸附剂的吸附反应装置，可用于实验室中研究固态吸附剂对半挥发性重金属蒸汽的吸附效率及吸附反应机理。

技术方案：本发明所述的一种半挥发性重金属蒸汽与固态吸附剂的吸附反应装置，包括可密封的外反应管以及固定在其外部的电加热炉，管体底部设置出气口、上部开设有进气口，外反应管内进气口与出气口之间自上而下设有重金属蒸发区和吸附反应区，电加热炉包括上、下两组电加热器及热电偶温控、分别用于加热重金属蒸发区和吸附反应区；其中，重金属蒸发区内设有可在外反应管内上下移动的重金属承载架，该承载架，吸附反应区设有用于装载固态吸附剂的吸附剂管，该吸附剂管体与外反应管内壁固定。

优选的，外反应管包括第一管段，第一管段底部管径收缩形成第二管段，其中，重金属蒸发区位于第一管段内，吸附反应区位于第二管段内；吸附剂管固定在第一管段、第二管段相接处。进一步的，吸附剂管可呈漏斗型，包括直管段以及其上方的喇叭口，该喇叭口最大处的直径大于第二管段内径、并小于第一管段内径；直管段内装有砂芯，固态吸附剂置于该砂芯上。

更优的，外反应管顶部设置可拆卸的密封盖，通过密封盖保持气密性，重金属承载架和吸附剂管上可分别设有吊框，打开密封盖，采用钩杆等勾住吊框，即可将重金属承载架、吸附剂管从外反应管中取出或放入，方便研究过程中重金属材料、固体吸附剂的更换。