摘要
针对引起国内外机构关注的固定床吸附装置机械泄露问题，非破坏性评价得到了广泛的应用和推广。气体示踪法是吸附装置机械泄露非破坏性检测的有效方法，本文选择氟利昂-11及环己烷作为吸附装置机械泄露检测的示踪气体，对两种气体在化学防护用活性炭材料上的吸脱附过程进行了研究。 采用BET、FTIR、XPS等表征手段对基炭、有铬炭和无铬炭三种化学防护用活性炭的物理结构和表面化学性质进行了表征分析；测试了单组份环己烷、水分子和氟利昂-11在吸附材料上的吸附平衡;考察了不同的气流比速、气流相对湿度、初始浓度、床层厚度等操作条件对环己烷和氟利昂-11在炭床的吸附穿透性能的影响规律。采用Wheeler方程、希洛夫方程和Yoon-Nelson方程描述吸附动力学过程；探讨了气流比速、温度以及床层含水率对示踪气体脱除效果的影响机制，运用LDF和Freundlich脱附动力学模型对脱附过程进行了描述。 研究结果表明：（1）三种活性炭均属于微孔吸附剂，其表面含氧官能团以羟基、醚基为主，还含有少量的羰基、醌基、羧基、酯基等基团，它们的孔容和比表面积大小排列顺序为：基炭＞有铬炭＞无铬炭；（2）活性炭对氟利昂-11和环己烷两种气体的吸附主要是物理吸附，L-F方程能够较好的拟合环己烷的I型吸附等温线，DR方程和Langmuir方程均能够拟合无铬炭对氟利昂-11和环己烷的低浓度吸附平衡数据；（3）吸附动力学主要受外扩散控制，确定了无铬炭分别对氟利昂-11和环己烷的防护时间分别与气流比速、床层厚度、初始浓度的定量关系，湿度效应对穿透行为的影响主要体现在气体吸附质与水分子发生竞争吸附导致穿透曲线发生卷起现象；（4）氟利昂-11脱附速率大小与温度和床层含水率呈正相关，脱附温度在25-30℃，气流比速为0.8L·min-1·cm-2时为其最佳工业机械泄露测试脱附操作条件；环己烷气体的脱附速率大小与气流比速、温度呈正相关，与床层含水率呈负相关，工业试验温度条件应不低于50℃，宜采用高比速条件。 本课题的研究结果揭示了氟利昂-11和环己烷两种示踪气体在活性炭床层的吸脱附规律，为建立固定床吸附装置机械泄露非破坏性检验方法提供重要的理论依据及技术支持。
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