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  • 行业资讯

    有机废气治理之影响活性炭吸附效果的因素?#27835;?/h1>

    发布日期:2019-04-24

    VOCs有机废气处理方法现在主要有:物理法和生化法。其中物理法处理有机废气主要有吸附工艺、分离工艺,生化法处理有机废气主要有热氧化工艺、催化燃烧工艺、生物氧化工艺、电晕工艺等。相比之下吸附法有着成本低、净化效率高等优势一直是有机废气处理工艺中最为常用的处理工艺,活性炭亦是最常用的吸附材料。


    所谓的吸附是指当有害气体与多孔吸附剂碰撞接触?#20445;?#26377;害物?#26102;?#21560;附剂的内、外表面产生积蓄的现象。目前市面上最常用的吸附剂主要有各类活性炭、活性硅胶、氧化铝等。有害气体能否通过吸附剂进行有效净化主要取决于吸附剂的吸附效果,所以在吸附剂吸附效果的选择上尤为重要,活性炭作为目前为止VOCs有机废气吸附剂主要有以下特点:
    (1) 活性炭孔径分布广泛、空隙率高和比表面积大等优点;
    (2)活性炭的化学性质稳定,能在较大的酸碱范围内使用,具有一定的催化活性;
    (4) 活性炭的疏水性使它对挥发性有机废气有着较强的吸附能力,?#35789;?#22312;湿度较大的环境下?#26448;?#22987;终保持较强的吸附性能。


    活性炭孔经及空隙分布对VOCs有机废气的吸附效果?#27835;?/b>
    活性炭不同孔径的孔隙具有完全不同的吸附特性。其中活性炭微孔(<2nm)吸附基本符合微孔的填充理论,即固体吸附剂表面存在位势场,邻近的VOCs 有机废气分子在场的作用下吸附在活性炭表面;过渡孔(2nm 至100nm)吸附时除单分子层和多分子层吸附外,更主要的是通过毛细凝聚机理产生容积填充吸附;大孔(>100nm)吸附主要是多分子层吸附,符合BET 理论。此外活性炭的孔径要和VOCs有机废气的分子大小相匹配才能被有效吸附。在分子大小相匹配的情况下,活性炭孔径的分布越均?#21462;?#23380;的形状越规则那么活性炭吸附效果就?#33014;謾?br /> 通过活性炭?#32422;?#37275;气体的吸附试验证明吸附效果与活性炭孔结构和甲醛分子的表面官能团密切相关:活性炭的微孔比表面积越大,其表面能越高,吸附效果越明显;若活性炭过渡孔比表面积大,则吸附达到?#33014;?#30340;时间短。
     

    活性炭的活化方式对VOCs有机废气吸附效果的?#27835;?/b>
    活性炭的活化方式可?#27835;?#29289;理活化和化学活化。其中物理活化是利用活性气体在较高温度下对活性炭进行弱氧化,常用水蒸气或CO2来活化活性炭。化学活化法是在一定温度下将活性炭浸渍在化学药?#20998;?#23545;其表面进行改性,常用硝酸及其盐类。
    R.R.Bansod 等利用不同原料和不同方法制备的活性炭对苯、二?#29123;?#28919;、四氯化碳等化合物进行吸附试验。经过试验结果表明活性炭的制备材料和制作过程对活性炭吸附能力有显著影响。
     

    初始浓度不同的VOCS有机废气吸附效果的?#27835;?/b>
    VOCs有机废气的浓度对活性炭吸附效果有显著影响。在一般情况下VOCs有机废气的初始浓度越大,其对活性炭的穿透时间和饱和时间越短。活性炭对高浓度VOCs 吸附的过程属于物理吸附,基本不用考虑化学吸附的影响,吸附效果主要取决于活性炭孔径的大小和数量;而对于低浓度VOCs 吸附的过程属于化学吸附,吸附效果主要取决于VOCs的化学性质。
    进行了不同浓度的甲苯吸附试验。结果表明,不同浓?#29123;?#33519;的10% 穿透吸附剂的时间与吸附质初始浓度的对数存在线性关系,即吸附质初始浓度越大,其透过吸附剂的时间越短,吸附质的吸附效果?#33014;謾?br />  

    对不同分子量和极性VOCs吸附效果的?#27835;?/b>
    VOCs的分子量和极性对活性炭吸附效果有很大影响。一般情况下,若VOCs结构类似,其相对分子质量越大,则被吸附得越多;对分子质量和结构都相近的VOCs,则是不饱和性越大越易被吸附。
    利用不同原?#29616;?#37197;的活性炭吸附苯、二?#29123;?#28919;、氯仿和四氯化碳4 种VOCs。结果表明,活性炭对苯的吸附效果更强,因为苯有较高的吸附热和较低的熵变。


    不同成分组成的VOCs有机废气吸附效果的?#27835;?/b>
    VOCs有机废气的组成成分不同,活性炭吸附的效果业大不相同。因为VOCs有机废气各组成成分的吸附亲和力不同,在被活性炭吸附?#26412;?#20250;产生竞争效应。VOCs各组成成分在活性炭表面的吸附和解离是在吸附过程中的一个动态?#33014;?#36807;程,吸附能力强的VOCs有机废气组成成分会先达到一个动态?#33014;?#30340;状态而在吸附能力弱的VOCs有机废气组成成分则会后达到一个?#33014;?#29366;态。


    其他要素对活性炭吸附效果的?#27835;?/b>
    处了以上的一些因素外VOCs有机废气的流量、吸附剂的填充密度等对活性炭的吸附效果都有不同程度的影响。通过利用活性炭吸附苯系物的试验表明,VOCs有机废气在流?#32771;?#22823;的情况下会较快到达穿透点和吸附饱和点但吸附曲线斜率不变使穿透曲线发生前移,活性炭的填充密度对有机废气穿透时间与活性炭的饱和时间都有一定影响,活性炭的填充密度大有利于对有机废气的吸附。

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