【摘要】：道路建設(shè)與國民經(jīng)濟(jì)的增長和人民生活水平的提高密切相關(guān)。煤瀝青(Coal tar pitch,CTP)作為筑路材料,不僅能潤濕碎石混合料,使其黏附在一起,而且使用該混合料鋪設(shè)的路面耐油、耐腐蝕、路面摩擦系數(shù)大;另外,與石油瀝青相比,國內(nèi)CTP儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉,經(jīng)濟(jì)效益更明顯。但由于CTP中含有大量毒性多環(huán)芳烴(PAHs),對人體和環(huán)境造成危害,因此需要對其毒性組分進(jìn)行脫除,以滿足環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的要求。本文采用常、減壓蒸餾的方法對CTP進(jìn)行處理,以達(dá)到脫除CTP中毒性多環(huán)芳烴的目的。首先使用Aspen Plus軟件模擬蒸餾過程,說明試驗(yàn)的可行性和蒸餾的預(yù)期效果;然后通過常、減壓蒸餾試驗(yàn)考察美國環(huán)保署(EPA)優(yōu)先監(jiān)控的16種PAHs的脫除效果,并對蒸餾工藝條件進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí),對煤瀝青及蒸餾殘?jiān)幕拘再|(zhì)、水可溶物和毒性當(dāng)量進(jìn)行測定、分析和比較;最后通過元素分析、GC-MS、FT-IR、XRD和TG/DTG等表征手段,對蒸餾殘?jiān)M(jìn)行組分和結(jié)構(gòu)表征,探究蒸餾過程中煤瀝青發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和結(jié)構(gòu)變化。得到以下相關(guān)結(jié)論:(1)煤瀝青(JYCTP)中PAHs的富集使用溶劑提取法,根據(jù)“相似相溶”的原則選擇甲苯作為提取溶劑,平均提取率為76.13%;從提取物的GC色譜圖中可讀取14種目標(biāo)PAHs,其中,未發(fā)現(xiàn)2環(huán)的苊烯,苯并[b]熒蒽和苯并[k]熒蒽的色譜峰重合;每克煤瀝青中16種目標(biāo)PAHs含量為119.88mg。(2)Aspen Plus軟件蒸餾模擬中,蒸餾樣品通過虛擬和真實(shí)組分結(jié)合的方法來表征,蒸餾單元操作選擇Separators中的Flash 2模塊,物性方法選擇NRTL-RK模型。由于蒸餾試驗(yàn)實(shí)際過程中存在餾分損失和化學(xué)反應(yīng),因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果比模擬結(jié)果略低。(3)JYCTP的常、減壓蒸餾試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著蒸餾溫度的升高,餾分收率增大。餾分中目標(biāo)PAHs種類增多、含量增大,約在435℃以后,2~3環(huán)的PAHs含量基本保持不變,4~5環(huán)的PAHs約在405℃時(shí)才開始蒸出。殘?jiān)章孰S溫度的升高逐漸降低,其中目標(biāo)PAHs含量也降低,2~3環(huán)的PAHs在435℃以后的蒸餾殘?jiān)型耆珯z測不到。與常壓蒸餾相比,減壓蒸餾對PAHs的脫除效果較好;當(dāng)蒸餾溫度為425℃時(shí),減壓殘?jiān)心繕?biāo)PAHs的總脫除率可達(dá)49.82%。(4)蒸餾殘?jiān)鼨z測結(jié)果表明,蒸餾溫度越高,蒸餾殘?jiān)募妆讲蝗芪锖亢徒Y(jié)焦值越高;殘?jiān)浕c(diǎn)升高,減壓殘?jiān)能浕c(diǎn)在405℃前高于常壓殘?jiān)?405℃之后低于常壓殘?jiān)?殘?jiān)樘崧式档?相同溫度下,減壓殘?jiān)某樘崧蚀笥诔簹堅(jiān)?而且其差值隨溫度升高逐漸增大;另外,常、減壓蒸餾殘?jiān)漠?dāng)量毒性降低明顯,425℃時(shí),降低率均在40%左右;而且,殘?jiān)扇芪镏械腜AHs含量均明顯降低,其中,減壓殘?jiān)档洼^大,425℃時(shí)的殘?jiān)扇芪镏谢緳z測不到目標(biāo)PAHs。(5)使用元素分析、GC-MS、FT-IR、XRD和TG/DTG對蒸餾殘?jiān)M(jìn)行組分和結(jié)構(gòu)的表征,結(jié)果表明,蒸餾殘?jiān)麮/H比升高,芳香度升高,蒸餾殘?jiān)軇┨崛∥镏?~6環(huán)芳烴的種類數(shù)較多,6環(huán)芳烴的相對含量較高,多出的物質(zhì)主要是由低環(huán)物質(zhì)縮合和甲基取代得來的;蒸餾殘?jiān)姆枷愎羌芙Y(jié)構(gòu)和芳環(huán)取代特征峰的強(qiáng)度均有所增加;其芳香環(huán)層間距(d002)減小,芳香環(huán)層片數(shù)Me增大,堆砌高度Lc增大,芳香環(huán)層片直徑則是先減小,再增大;而且,減壓殘?jiān)囊陨献兓∮诔簹堅(jiān)?br/>
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ522.65
【參考文獻(xiàn)】
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2514733
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