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影响活性炭吸附VOCs效果的因素分析

文摘:从引入VOCS治理技术入手,简要介绍了VOCS治理方法。活性炭吸附是控制挥发性有机物污染的有效手段。在总结国内外研究进展的基础上,分析了活性炭强吸附的原因及影响活性炭吸附挥发性有机物的因素。

挥发性有机化合物是一类有机化合物。VOC在室温下沸点在50~250℃之间,饱和蒸气压大于133.32pa。挥发性有机化合物通常以蒸气的形式存在于空气中。VOC是常见的大气污染物,主要由碳氢化合物、卤代烃、酯类、酸类等组成。它们会对人体呼吸系统和肝器官造成不良影响。国际社会对挥发性有机化合物的排放作出了严格的规定。目前,VOCS控制工作已成为大气污染防治的一项重要工作。

VOC主要通过物理和生化方法处理。其中物理法主要有吸附法和分离法,生化法主要有热氧化法、催化燃烧法、生物氧化法和电晕法,其中吸附法是最常用的净化方法,活性炭是最常用的ADS。奥伦特

综述了国内外活性炭吸附挥发性有机物的研究进展,分析了活性炭吸附挥发性有机物的影响因素,为活性炭吸附法处理挥发性有机物提供有价值的参考。

1。活性炭吸附法处理挥发性有机物技术

挥发性有机物的活性炭吸附法包括变压吸附法(PSA)和变温吸附法(TSA),它们与变压吸附法(TPSA)和电动变压吸附法(ESA)相结合。

挥发性有机化合物在活性炭上吸附的影响因素

吸附是指气体与多孔固体材料接触时,一种或多种物质在固体材料内外表面的堆积。多孔固体材料称为吸附剂,吸附和积累的物质称为吸附剂。常用的吸附剂有活性炭、活性硅胶、氧化铝等。吸附法能否成功分离气体混合物主要取决于吸附剂对吸附质的吸附效果,因此吸附剂的选择是决定吸附操作的首要问题。活性炭作为最常用的VOC吸附剂具有以下特点。

(1)活性炭具有孔径分布宽、孔隙率高、比表面积大的优点。(2)活性炭具有较高的机械性能、稳定的化学性能,可在较大的酸碱度范围内使用。(3)活性炭具有一定的催化活性。(4)活性炭的疏水性使其对挥发性有机物具有很强的吸附性,在较高的湿度下仍能保持较强的吸附性。

2.1活性炭孔分布对挥发性有机物吸附的分析

不同孔径活性炭的孔径具有完全不同的吸附机理。微孔(<2nm)的吸附基本符合微孔填充理论,即固体吸附剂表面存在势场,在势场作用下相邻的VOCS分子吸附在吸附剂表面;过渡孔(2nm~100nm)的吸附主要通过毛细管混凝机理除单层吸附和多层吸附外,大孔(>100nm)的吸附主要是多层吸附。这符合打赌理论。此外,活性炭的孔径应与挥发性有机化合物的分子大小相匹配,以有效吸附。当分子大小匹配时,活性炭的孔径分布越均匀,孔径形状越规则,活性炭的吸附效果越好。

梁晓玲等。[4]通过活性炭对甲醛气体的吸附实验,证明吸附效果与活性炭的孔结构和甲醛分子的表面官能团密切相关:活性炭的比表面积越大,活性炭的表面能越高。吸附效果越明显,活性炭过渡孔比表面积越大,吸附平衡时间越短。

2.2活性炭吸附法分析挥发性有机化合物

活性炭的活化分为物理活化和化学活化。物理活化是活性炭的弱氧化。

2.5种不同组分VOCS吸附效率分析

活性炭的吸附效果随VOC组分的不同而不同。由于挥发性有机物的吸附亲和力不同,活性炭吸附时会产生竞争效应。VOC在活性炭表面的吸附过程是一个吸附和解离的动态平衡过程。吸附能力强的VOC先达到动态平衡,吸附能力弱的VOC后达到动态平衡。

2.6对活性炭吸附效果分析

吸附剂的VOCS流量和填充密度对吸附剂的吸附效率有不同的影响。袁文辉研究了苯系物在活性炭上的吸附。结果表明,VOCS通量的增加将更快地达到渗透点和吸附饱和点,吸附曲线的斜率保持不变,使渗透曲线向前移动。吸附剂填充密度对吸附剂的渗透时间和饱和时间有影响,高密度的吸附剂填充有利于吸附。

三。结语与展望

随着人们对雾霾污染的广泛关注,环保行业将很快把VOCS处理提上议事日程,对基于活性炭吸附的VOCS吸附回收技术提出了更高的要求,特别是活性炭的吸附性能。因此,在高效、实用、吸附性能强的活性炭材料的开发中,仍需继续深入、系统的研究。未来,各种VOCS治理技术的耦合应用将是VOCS治理的关键研究方向。


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