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VOCs廢氣治理活性炭吸附催化燃燒法中活性炭的特點及影響因素 

VOCs廢氣治理活性炭吸附催化燃燒法中活性炭的特點及影響因素

揮發(fā)性有機廢氣(以下簡稱VOCs)是一種有害氣體，會污染空氣，影響人類的健康，主要成分包括：硫烴、含氧烴、氮烴、鹵代烴、烴類等多環(huán)芳香烴，由于它們的性質(zhì)相似，它們很容易混合在一起，在人們的呼吸中，進(jìn)入人體，對人的器官造成傷害。因此，必須對揮發(fā)性有機廢氣進(jìn)行治理，嚴(yán)格控制工業(yè)排放量。

1活性炭吸附法治理VOCs的工藝

活性炭吸附法是當(dāng)前最常用的VOCs治理工藝，通常有變壓吸附(pressure swingadsorption，PSA)、變溫吸附(thermal swing adsorption，TSA)，兩者聯(lián)用的變溫- 變壓吸附(thermal pressure swing adsorption，TPSA)和變電吸附(electric swing adsorption，ESA)等技術(shù)，在印刷、電子、化工、食品等多個行業(yè)均有應(yīng)用。

2活性炭吸附VOCs的影響因素

本文所指吸附是指當(dāng)氣體與多孔固體材料接觸時，氣體物質(zhì)中某一物質(zhì)或多種物質(zhì)在固體材料的內(nèi)、外表面處產(chǎn)生積蓄的現(xiàn)象。多孔固體材料稱為吸附劑，被吸附積蓄的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。常用的吸附劑有：活性炭、活性硅膠、氧化鋁等。氣體混合物能否通過吸附分離成功，主要取決于吸附劑對吸附質(zhì)的吸附效果，因此吸附劑的選擇是確定吸附操作的首要問題。

活性炭作為目前最常用的VOCs吸附劑，主要有以下特點。

(1) 活性炭具有孔徑分布廣泛、孔隙率高和比表面積大的優(yōu)點。

(2)活性炭的機械性能高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能在較大的pH 范圍內(nèi)使用。

(3)活性炭具有一定的催化活性。

(4) 活性炭的疏水性使其對揮發(fā)性有機化合物有極強的吸附性，并且能在較大的濕度下依然保持較強吸附性能。

2.1活性炭孔隙分布對VOCs 吸附效果的分析

活性炭不同孔徑的孔隙具有完全不同的吸附機理。其中微孔(<2nm)吸附基本符合微孔填充理論，即固體吸附劑表面存在位勢場，鄰近的VOCs 分子在場的作用下吸附在吸附劑表面;過渡孔(2nm 至100nm)吸附時除單分子層和多分子層吸附外，更主要的是通過毛細(xì)凝聚機理產(chǎn)生容積填充吸附;大孔(>100nm)吸附主要是多分子層吸附，符合BET 理論。此外，活性炭的孔徑要和VOCs 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況下，活性炭孔徑的分布越均勻、孔的形狀越規(guī)則，則活性炭吸附效果越好。

2.2活性炭活化方式對VOCs吸附效果的分析

活性炭的活化按活化方式可分為物理活化和化學(xué)活化。其中物理活化是利用活性氣體在較高溫度下對活性炭進(jìn)行弱氧化，常用水蒸氣或CO2來活化活性炭。化學(xué)活化法是在一定溫度下將活性炭浸漬在化學(xué)藥品中對其表面進(jìn)行改性，常用硝酸及其鹽類。

2.3對不同初始濃度VOCs吸附效果的分析

VOCs濃度對活性炭吸附效果有顯著影響。一般情況下，VOCs初始濃度越大，其對活性炭的穿透時間和飽和時間越短。活性炭對高濃度VOCs 吸附的過程屬于物理吸附，基本不用考慮化學(xué)吸附的影響，吸附效果主要取決于活性炭孔徑的大小和數(shù)量;而對于低濃度VOCs 吸附的過程屬于化學(xué)吸附，吸附效果主要取決于VOCs的化學(xué)性質(zhì)。

2.4對不同分子量和極性VOCs吸附效果的分析

VOCs的分子量和極性對活性炭吸附效果有很大影響。一般情況下，若VOCs結(jié)構(gòu)類似，其相對分子質(zhì)量越大，則被吸附得越多;對分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)都相近的VOCs，則是不飽和性越大越易被吸附。

2.5不同組分VOCs吸附效果的分析

VOCs的組分不同，活性炭吸附的效果不同。因為VOCs各組分的吸附親和力不同，在被活性炭吸附時會產(chǎn)生競爭效應(yīng)。VOCs各組分在活性炭表面的吸附過程是一個吸附和解離的動態(tài)平衡過程，吸附能力強的VOCs組分先達(dá)到動態(tài)平衡，吸附能力弱的VOCs組分后達(dá)到平衡。

3其他揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)治理技術(shù)

3.1直接燃燒法

直接燃燒法，就是使VOCs直接燃燒，其方法就是將VOCs直接通人到焚燒爐中，就可以使VOCs在高溫中燃燒。如果VOCs的濃度高，它們在爐中就可以很好的燃燒，生成CO2和H2O，當(dāng)VOCs濃度低時，此時的燃燒由于不充分，就需要采取一定的措施，如加入輔助燃料，也會使VOCs燃燒完全，最終使VOCs完全生成CO2和H2O，這些CO2和H2O就可以排人空氣。

3.2催化燃燒法

催化燃燒法是在反應(yīng)系統(tǒng)加入某種催化劑，在催化劑的作用下，使VOCs能夠完全反應(yīng)，生成CO2和H2O，然后將它們排人到空氣中的方法。這種催化劑的作用機理，主要是可以降低VOCs的燃點。