改性颗粒活性炭吸附烟气中CO2的研究

导读:由于吸附量越大越好,即改性温度为70℃、改性试剂量为130ml、改性时间为4h、干燥时间为6h,可用极差的大小来描述因素对CO2吸附量的影响的主次,选取因素水平与试验吸附量有关,若要求吸附量越大越好,就应该选取吸附量增大的水平,即A3C1D2B3(即改性试剂量为160ml、改性时间为2h、干燥时间为8h、改,补充试验改性试剂量为160ml、改性时间为2h、干燥时间为8h、改性温度为80℃,其对

改性颗粒活性炭吸附烟气中CO2的研究

D对试验结果影响较小。方差分析所得结果与极差分析所得结果一致。 ⑻优化方案的确定

由于吸附量越大越好,从表3.14可以看出,在不考虑交互作用的情况下,优化方案应取各因素最大K值所对应的水平,即为B2A2C2D1,即改性温度为70℃、改性试剂量为130ml、改性时间为4h、干燥时间为6h。 3.3.3.2 Ca(OH)2正交试验

将表3.1中将所有的因素及水平所对应的编号填入正交试验表,依次进行试验,所得结果如下表所示。

表3.15正交试验分析 Table 3.15 Orthogonal Test Analysis

1 2 3 4 5 6 7 8 9

100 100 100 130 130 130 160 160 160

60 70 80 60 70 80 60 70 80

2 4 6 4 6 2 6 2 4

6 8 10 10 6 8 8 10 6

2.63 1.25 2.53 2.41 2.16 5.15 5.23 3.27 2.67

Ⅰ Ⅱ Ⅲ K1 K2 K3 R

6.41 9.72 11.17 2.14 3.24 3.72 1.59

10.27 6.68 10.35 3.42 2.23 3.45 1.22

11.05 6.33 9.92 3.68 2.11 3.31 1.57

15.67 11.63 8.21 2.61 3.88 7.46 1.27

备注:根据MEA正交试验计算方法可以计算出以下结果:

㈠极差分析

A 因素对指标影响的主次

由以上分析可知,各列的极差是不同的,这说明各因素水平改变时对试验的影响是不同的,极差越大,说明这个因素的水平改变时对试验指标的影响越大,极差最大的那一列,就是那个因素的水平改变时对试验指标的影响最大,那个因素就是控制的主要因素。可用极差的大小来描述因素对CO2吸附量的影响的主次。表3.15表明:

RA(1.59)>RC(1.57)>RD(1.27)>RB(1.22)

根据R的大小顺序可排出影响因素的主次

主 次

A, C, D, B B 各因素水平的选取

选取因素水平与试验吸附量有关,若要求吸附量越大越好,就应该选取吸附量增大的水平,也就是取各因素综合算术平均值最大值所对应的水平,即A3C1D2B3(即改性试剂量为160ml、改性时间为2h、干燥时间为8h、改性温度为80℃),而这种组合在正交表的9次试验中并没有,它是根据试验数据的计算分析预测到的最佳工艺条件。补充试验改性试剂量为160ml、改性时间为2h、干燥时间为8h、改性温度为80℃,其对CO2的吸附量为5.48mmol/g。 ㈡方差分析 ⑴总离差平方和ST

T??qi=2.63+1.25+2.53+2.41+2.16+5.15+5.23+3.27+2.67=27.30

i?1nn

Q??qi2=2.632+1.252+2.532+2.412+2.162+5.152+5.232+3.272+2.672=97.05

i?1

1?n?T2

P???qi??=(27.30)2/9=82.81

n?i?1?n

ST?Q?P=97.05-82,81=14.24

2

⑵各因素引起的离差平方和Sj

32222

SA?Ⅰ?Ⅱ2?Ⅲ3-P=(6.41+9.72+11.17)/3-82.81=3.97

n32222

SB?Ⅰ?Ⅱ2?Ⅲ3-P=(10.27+6.68+10.35)/3-82.81=2.93

n32222

SC?Ⅰ?Ⅱ2?Ⅲ3-P=(11.05+6.33+9.92)/3-82.81=4.05

n

??

??

??

因素D的第1水平共重复6次,第2水平重复了3次,所以D因素引起的离差平方和为:

2

ⅠⅡ2

SD???P=15.672/6+11.632/3-82.81=3.20

63

⑶试验误差的离差平方和Se

Se?ST??SA?SB?SC?SD?=14.24-(3.97+2.93+4.05+3.20)=0.09 ⑷计算自由度 试验的总自由度:

fT?试验总次数?1?n?1=9-1=8 各因素的自由度:

fi?因素水平数?1?r?1 故fA?fB?fC=3-1=2,fD=2-1=1 试验误差的自由度fe:

fe?fT?fi?fT?fA?fB?fC?fD=8-2-2-2-1=1 ⑸计算平均离差平方和(均方):

MA?

SA

=3.97/2=1.98 fA

MB=2.93/2=1.46

MC=4.05/2=2.02 MD=3.20/1=3.20 试验误差均方为:

Me?

Se

=0.09/1=0.09 fe

⑹计算F值

FA?

MA

=1.98/0.09=22.00 ?

Me

MB

=1.46/0.09=16.22 Me?

FB?

⑺显著性检验

表3.16 方差分析结果 Table 3.16 Analysis of variance

方差来源

离差平方和

3.02 4.05 3.97 2.93 0.09

自由度 1 2 2 2 1

均方和 3.02 2.02 1.98 1.46 0.09

F值 33.56 22.44 22.00 16.22

显著性 ** *

D C A B 误差

查附录B的F分布表知:F0.10(2,4)=4.32,F0.05(2,4)=6.94,F0.025(2,4)=10.65,所以对于给定显著性水平?=0.025,因素D、C、A对试验结果有显著的影响,因素B对试验结果有一定的影响。方差分析所得结果与极差分析所得结果有所偏差。

⑻优化方案的确定

由于吸附量越大越好,从表3.16可以看出,在不考虑交互作用的情况下,优化方案应取各因素最大K值所对应的水平,即为D2C1A3B3,即干燥时间为8h、改性时间为2h、改性试剂量为160ml、改性温度为80℃。

3.3.4 碱性试剂改性活性炭的结果与分析

研究表明:碱性试剂对提高活性炭的吸附量有显著的影响;其对CO2的吸附量最高可以高达改性前约8.73倍。正交试验结果表明,NaOH改性溶液的影响因素的主次是改性试剂量、改性温度、改性时间和干燥时间,最佳工艺条件:

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