[发明专利]一种固态吸附剂捕集重金属蒸汽装置

说明书

本发明公开了一种固态吸附剂捕集重金属蒸汽装置，包括可密封的U型外反应管以及电加热炉，U型外反应管的两管口分别设置进气口和出气口，进气口侧的管体内自上而下为重金属蒸发区和吸附反应区，其中，重金属蒸发区内设有重金属承载架、且进气口固定设有用于悬挂重金属承载架的挂钩，吸附反应区内固定设有盛装固态吸附剂的吸附剂管；电加热炉包括上、下两组电加热器及热电偶温控，分别用于实现重金属蒸发区和吸附反应区所需温度。可预先对电加热炉进行温度控制，到达设定温度场后重金属与固态吸附剂同时接入并即刻发生吸附反应，能大大提高实验测得的吸附剂在指定温度下的吸附效率精度，避免了升温过程对重金属蒸发及吸附剂性质产生影响。

技术领域

本发明涉及一种固态吸附剂捕集重金属蒸汽装置，属于燃煤电厂、垃圾焚烧及工业生产大气污染防治领域。

背景技术

随着社会发展，环境问题日益突出，重金属污染就是污染环境的一种突出形式，亟需防治。目前，我国电力行业仍以燃煤发电为主，排出的烟气中就包含多种重金属元素(Pb、Cd、As、Zn等)，加剧了对整个大气环境的污染。另外，人均每日产生的生活垃圾量也大幅度上升，最主要的处理方法是垃圾焚烧，垃圾焚烧所产生的烟气中也包含着各种重金属元素，对大气质量提出了更大的挑战。而且，各类工业生产也或多或少涉及到重金属污染，对人们的生活质量造成了直接或间接的危害。

各种烟气中的重金属多以亚微米颗粒形式存在，可以顺利穿过现有的除尘设备，直接排向大气造成污染。目前应用比较广泛的解决方案是使用吸附剂将烟气中的重金属固定下来，不过该方案对吸附剂的选择和使用要求较高，吸附效率、吸附容量和吸附反应机理都是决定选择使用何种吸附剂的重要因素。目前的研究还没有对重金属蒸汽吸附反应效率和反应机理做出广泛且一致的成果，并且实验室缺少探究重金属蒸汽与吸附剂进行吸附反应的实验装置。

重金属蒸汽与吸附剂的反应装置，如申请号为201510399981.6的中国发明专利公开的“一种重金属蒸汽与吸附剂气固反应的装置”，通过内、外反应管之间通过法兰连接，在内反应管中设置重金属放置板、吸附剂放置板，外部电加热炉加热来探究吸附剂对重金属的吸附效率和反应机理。该装置存在以下不足：(1)内、外反应管通过法兰垫片螺栓连接，反应管接入电加热炉操作复杂且气密性难以得到保证；(2)将内反应放入外反应管固定过程中，难以确保吸附剂在吸附剂放置板上的均匀性；另外对吸附剂的尺寸要求较高且难以安放，若吸附剂将吸附剂放置板铺满，则会阻塞板孔增大气流阻力；若吸附剂不将吸附剂放置板铺满，重金属蒸汽将会直接穿出板孔不与吸附剂发生吸附反应；(3)反应管在电加热炉升温伊始便接入电加热炉，在很大程度上增加了吸附剂在特定温度下对重金属蒸汽吸附效率的误差，若在达到设置温度后再接内反应管，由于内、外反应管为钢结构，导热性能突出，为人工操作提出了更大挑战。

再如申请号为201910492297.0的中国发明专利申请公开的“一种半挥发性重金属蒸汽与固态吸附剂的吸附反应装置”，通过直外反应管内设置重金属蒸发区和吸附反应区，将其接入电加热炉内部来探究吸附剂对重金属的吸附效率和反应机理。该装置存在以下不足：(1)直外反应管从电加热炉升温伊始便要接入电加热炉，无法避免电加热炉升温过程中对吸附剂性质产生影响，进而对吸附剂在特定温度下对重金属蒸汽的吸附效率造成误差；(2)直外反应管无法简单迅速接入或取出电加热炉，为探究固态吸附剂在指定温度下固定时间段内对重金属蒸汽的吸附容量以及确定吸附剂达到对重金属蒸汽的最大吸附容量所需时间增加了难度。

发明内容

发明目的：针对目前实验室中缺乏精确高效的吸附研究装置的问题，本发明提供一种固态吸附剂捕集重金属蒸汽装置，可用于实验室中探究固态吸附剂对重金属蒸汽的吸附效率、吸附容量及吸附反应机理。