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挥发性有机物治理——活性炭吸附工艺

2020-12-11

VOCs(挥发性有机物)是大气中形成臭氧和PM2.5的重要前体物。甲醛、苯系物、烃类化合物均为挥发性有机物,主要来源于石化、化工、汽车制造、印刷、家具、电子等生产或使用油漆、涂料和溶剂的工业企业。

1、活性炭吸附工艺原理及流程

活性炭因其具有巨大的比表面积和微孔结构而广泛应用于吸附回收有机气体。吸附是由于吸附剂和吸附质分子间的作用力引起的。

吸附主要靠分子间的范德华力,把吸附质吸附在吸附剂表面,是可逆过程,只能暂时阻挡污染而不能消除分解污染物。

挥发性有机物治理——活性炭吸附工艺1

活性炭外观为粉末或颗粒状,活性炭中微孔对活性炭吸附量起着支配作用,中孔和大孔一般为吸附质分子进入通道,在通道内的扩散过程的快慢也会影响吸附量的大小。

2、影响活性炭吸附工艺的因素

活性炭净化空气的物理吸附,如图2所示四种情况:

挥发性有机物治理——活性炭吸附工艺2

 

1、分子直径大于孔的直径,由于空间位阻,分子不能入孔,因此不吸附;

2、分子直径等于孔的直径,吸附剂的捕捉力很强,非常适合低浓度吸附;

3、分子直径小于孔的直径,孔内发生毛细管冷凝,吸附容量大;

4、分子直径远小于孔的直径,吸附分子很容易解析,解析速率高,低浓度下的吸附量较小。

3、活性炭吸附工艺的优势与不足

优点:

适用于低浓度的各种污染物;

活性炭具有可再生的特性,通过一定方式进行活化恢复活性后可反复利用;

通过脱附冷凝可回收溶剂有机物;

应用方便,只与空气相接触就可以发挥作用;

活性炭具有良好的耐酸碱和耐热性,化学稳定性较高。

挥发性有机物治理——活性炭吸附工艺3

 

 

不足:

吸附量小,物理吸附存在吸附饱和问题,随着吸附剂的消耗,吸附能力也变弱,使用一段时间后可能会出现吸附量小或失去吸附功能等问题;

吸附时存在吸附的专一性问题,对混合气体,可能吸附性会减弱,同时也存在分子直径与活性炭孔径不匹配,造成脱附现象;

活性炭吸附只是将有毒气体转移,并没有达到分解有害气体的功效,可能会带来二次污染。不适合高浓度废气、含水或含粒状物的废气。
 

目前,对活性炭吸附有机气体的研究主要集中在吸附平衡的预测、活性炭材料的改性及有机物的物化性质对活性炭吸附性能的影响。未来,在开发高效实用、强吸附性能的活性炭材料方面,仍需要不断深入和系统的研究。多种VOCs治理技术的耦合使用,将是VOCs治理重点研究方向。

 

 

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