[發明專利]一種吸附材料性能測試裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201510066906.8
• 申請日: 2015-02-07
• 公開（公告）號: CN104677770B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 徐斌;吳婭;龔宇
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N5/02
• 分類號: G01N5/02
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于吸附材料性能檢測領域。具體涉及一種吸附材料性能測試裝置及其使用方法。

背景技術

氣態物質與多孔介質（如活性炭、硅膠、多孔粘土礦石、高聚物吸附樹脂等）接觸時，利用固體表面存在的未平衡的分子吸引力或者化學鍵作用力，將目標氣體組分吸附在固體物質表面而達到氣體分離的目的，這種氣態分離的過程稱為吸附法，吸附操作廣泛地用于石油化工、有機化工、污染氣體治理等領域，成為一種重要的操作單元。

吸附劑具備獨特的吸附表面結構特征、較強的選擇性吸附能力、良好的表面化學性能，其吸附效果與吸附系統的操作溫度、濕度、壓力以及氣相物質性質等因素密切相關。有文獻^[1]對活性炭固定床工藝參數的優化進行了系統研究，結果表明:隨著溫度的升高，活性炭平衡吸附量減少，濕度會抑制吸附容量。為了滿足在各種應用領域具體環境下的特殊空氣凈化要求，新型吸附材料開發和應用的研究發展非常迅速。然而，目前吸附劑性能的測試技術主要基于常規環境因素而設計，難以為一些復雜操作條件下吸附劑和工藝參數的選用提供有效的理論支撐，如化工工廠的有機廢氣在吸附凈化之前往往經過提溜、加熱等工序，導致廢氣往往具有高溫高濕的特點；天然氣的中低壓吸附儲存系統往往需要吸附劑在高壓情況下具備很好的吸附能力。因此，開發應用于復雜操作條件下吸附劑性能測試裝置和方法，是優化工藝參數、提高吸附劑性能的一個重要研究方向。

氣相物質性質也是影響吸附效果的一個重要因素，相同材料對不同氣體的吸附量不同，而對于多組分混合氣體，由于各組分吸附親和力大小不同，各吸附組分之間會發生相互作用和競爭效應，使得吸附過程更變得復雜。各組分之間可能存在的競爭和干涉作用，使得吸附能力弱的組分被吸附能力強的組分置換，相對強吸附能力組分的穿透時間推遲，相對弱吸附能力組分的穿透時間提前^[2]。目前，吸附劑對混合氣體選擇性吸附機理尚無明確定論，而對吸附材料理論研究的深入和提高，更有賴于同步發展的測試手段的提高和裝置的優化。

綜述所述，為滿足現有技術開發和科學研究的需要，定量化研究吸附系統的操作溫度、濕度、壓力以及氣相物質性質等因素對吸附性能的影響，開發相應的吸附材料測試手段和裝置是制約當前行業技術發展亟待解決的技術問題。

[1]?謝裕壇.活性炭吸附治理多組分有機廢氣的研究[D].浙江大學,2002.

[2]?孫政.活性炭對有機氣體的選擇性吸附研究[D].中南大學,2011。

發明內容

針對現有吸附凈化材料測試裝備和技術存在的不足，以及提高對吸附材料性能品質評價的重要意義，本發明的目的在于一種吸附材料性能測試裝置及其使用方法，通過各個組件之間的相互配合可以有效實現吸附劑性能測試系統在一定壓力、溫度、濕度范圍內的可調控性，完成對多組份混合氣體的吸附性能測試，為研究混合氣體各組分吸附時存在的競爭和干涉作用機理提供必要的裝置設備。

本發明為達到以上技術要求，所采取的技術方案是：

本發明提出的吸附材料性能測試裝置，包括主體測試系統、熱力脫附系統和自動控制系統。其中：

主體測試系統包括：第一空氣過濾除濕器2-1，測試氣體發生源3，空氣干燥組件4，氣體混合器5，吸附罐12，吸附劑筒14,和氣體濃度檢測器20，空氣進口端A通過第一空氣過濾除濕器2-1連接氣體混合器5的空氣進口，測試氣體發生源3通過空氣干燥部件4連接氣體混合器5的測試氣體進口；氣體混合器5的混合空氣出口依次通過第一電磁流量計6-1、第一濕溫度控制器7-1、第一電磁閥8-1和管道連接吸附罐12頂部的混合空氣進口，所述吸附罐12中部為吸附劑筒14，所述吸附劑筒14為脫卸式，其上部通過第一密封圈13-1連接吸附罐上部，下部通過第二密封圈13-2連接吸附罐下部，所述吸附罐12頂部設有上游氣體采樣口9-1，底部設有下游氣體采樣口9-3和彈性管段22；所述吸附劑筒14固定于吸附劑筒箍16上，所述吸附劑筒14外壁上設有若干分段氣體采樣口9-2和環形采樣圈15，所述環形采樣圈15與分段氣體采樣口9-2相通，所述氣體采樣口9-1、分段氣體采樣口9-2和下游氣體采樣口9-3分別與氣體濃度檢測器20相連；吸附罐12下端通過管道與主體測試系統氣體出口端C相連，所述管道中間設有第三電磁閥8-3；