影響活性炭吸附VOCs作用的因素剖析

 

揮發(fā)性有機(jī)化合物是一類(lèi)有機(jī)化合物的總稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)VOCs，即沸點(diǎn)在50～ 250℃之間，常溫下飽滿蒸汽壓***于133.32Pa，通常以蒸汽辦法存在于空氣中的一類(lèi)有機(jī)化合物。VOCs是常見(jiàn)的***氣污染物，其***要組成有烴類(lèi)、鹵代烴、酯、酸等，可對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)和肝臟器官形成不***影響，***際社會(huì)已對(duì)VOCs的排放做出嚴(yán)厲規(guī)矩?，F(xiàn)在有關(guān)VOCs管理作業(yè)已成為當(dāng)時(shí)***氣污染防治作業(yè)的一項(xiàng)重要作業(yè)。

 

VOCs的處理辦法***要有：物理法和生化法。其間物理法***要有吸附法、別離法，生化法***要有熱氧化法、催化焚燒法、生物氧化法、電暈法等，其間吸附法是***常用的凈化辦法，而活性炭是***常用的吸附劑。

 

本文總述了***內(nèi)外活性炭吸附VOCs研討進(jìn)展，要點(diǎn)剖析了影響活性炭吸附VOCs作用的影響因素，以期在活性炭吸附管理VOCs 的作業(yè)中供給有價(jià)值的參閱。

 

1 活性炭吸附法管理VOCs的工藝

 

活性炭吸附法管理VOCs工藝技術(shù)有變壓吸附、變溫吸附，兩者聯(lián)用的變溫- 變壓吸贊同變電吸附。

 

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觸摸時(shí)，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)、外外表處發(fā)生積儲(chǔ)的現(xiàn)象。多孔固體材料稱(chēng)為吸附劑，被吸附積儲(chǔ)的物質(zhì)稱(chēng)為吸附質(zhì)。常用的吸附劑有：活性炭、活性硅膠、氧化鋁等。氣體混合物能否經(jīng)過(guò)吸附別離成功，***要取決于吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附作用，因而吸附劑的挑選是確認(rèn)吸附操作的***要問(wèn)題。活性炭作為現(xiàn)在***常用的VOCs吸附劑，***要有以下***點(diǎn)。

 

(1) 活性炭具有孔徑散布廣泛、孔隙率高和比外表積***的長(zhǎng)處。(2)活性炭的機(jī)械功能高、化學(xué)性質(zhì)安穩(wěn)，能在較***的pH 范圍內(nèi)運(yùn)用。(3)活性炭具有必定的催化活性。(4) 活性炭的疏水性使其對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物有極強(qiáng)的吸附性，而且能在較***的濕度下仍然堅(jiān)持較強(qiáng)吸附功能。

 

2.1 活性炭孔隙散布對(duì)VOCs 吸附作用的剖析

 

活性炭不同孔徑的孔隙具有徹底不同的吸附機(jī)理。其間微孔(<2nm)吸附根本契合微孔填充理論，即固體吸附劑外表存在位勢(shì)場(chǎng)，附近的VOCs 分子在場(chǎng)的作用下吸附在吸附劑外表;過(guò)渡孔(2nm 至100nm)吸附時(shí)除單分子層和多分子層吸附外，更***要的是經(jīng)過(guò)毛細(xì)凝集機(jī)理發(fā)生容積填充吸附;***孔(>100nm)吸附***要是多分子層吸附，契合BET 理論。此外，活性炭的孔徑要和VOCs 的分子***小相匹配才干被有用吸附。在分子***小相匹配的情況下，活性炭孔徑的散布越均勻、孔的形狀越規(guī)矩，則活性炭吸附作用越***。

 

經(jīng)過(guò)活性炭對(duì)甲醛氣體的吸附實(shí)驗(yàn)，證明吸附作用與活性炭孔結(jié)構(gòu)和甲醛分子的外表官能團(tuán)密切相關(guān)：活性炭的微孔比外表積越***，其外表能越高，吸附作用越顯著;若活性炭過(guò)渡孔比外表積***，則吸附抵達(dá)平衡的時(shí)刻短。

 

2.2 性炭活化辦法對(duì)VOCs吸附作用的剖析

 

活性炭的活化按活化辦法可分為物理活化和化學(xué)活化。其間物理活化是使用活性氣體在較高溫度下對(duì)活性炭進(jìn)行弱氧化，常用水蒸氣或CO2來(lái)活化活性炭。化學(xué)活化法是在必定溫度下將活性炭浸漬在化學(xué)藥品中對(duì)其外表進(jìn)行改性，常用硝酸及其鹽類(lèi)。

 

R.R.Bansod 等使用不同質(zhì)料和不同辦法制備的活性炭對(duì)苯、二氯甲烷、四氯化碳等化合物進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，活性炭的制備材料和制造進(jìn)程對(duì)活性炭吸附才能有明顯影響。

 

2.3 對(duì)不同初始濃度VOCs吸附作用的剖析

 

VOCs濃度對(duì)活性炭吸附作用有明顯影響。一般情況下，VOCs初始濃度越***，其對(duì)活性炭的穿透時(shí)刻和飽滿時(shí)刻越短。活性炭對(duì)高濃度VOCs 吸附的進(jìn)程歸于物理吸附，根本不必考慮化學(xué)吸附的影響，吸附作用***要取決于活性炭孔徑的***小和數(shù)量;而關(guān)于低濃度VOCs 吸附的進(jìn)程歸于化學(xué)吸附，吸附作用***要取決于VOCs的化學(xué)性質(zhì)。

 

進(jìn)行了不同濃度的甲苯吸附實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，不同濃度甲苯的10% 穿透吸附劑的時(shí)刻與吸附質(zhì)初始濃度的對(duì)數(shù)存在線性關(guān)系，即吸附質(zhì)初始濃度越***，其透過(guò)吸附劑的時(shí)刻越短，吸附質(zhì)的吸附作用越***。

 

2.4 對(duì)不同分子量和極性VOCs吸附作用的剖析

 

VOCs的分子量和極性對(duì)活性炭吸附作用有很***影響。一般情況下，若VOCs結(jié)構(gòu)相似，其相對(duì)分子質(zhì)量越***，則被吸附得越多;對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)都附近的VOCs，則是不飽滿性越***越易被吸附。

 

Yu-ChunChiang等使用不同質(zhì)料制配的活性炭吸附苯、二氯甲烷、氯仿和四氯化碳4 種VOCs。結(jié)果表明，活性炭對(duì)苯的吸附作用更強(qiáng)，由于苯有較高的吸附熱和較低的熵變。

 

2.5 不同組分VOCs吸附作用的剖析

 

VOCs的組分不同，活性炭吸附的作用不同。由于VOCs各組分的吸附親和力不同，在被活性炭吸附時(shí)會(huì)發(fā)生競(jìng)賽效應(yīng)。VOCs各組分在活性炭外表的吸附進(jìn)程是一個(gè)吸贊同解離的動(dòng)態(tài)平衡進(jìn)程，吸附才能強(qiáng)的VOCs組分先抵達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，吸附才能弱的VOCs組分后抵達(dá)平衡。

 

2.6 素對(duì)活性炭吸附作用的剖析

 

VOCs流量、吸附劑的填充密度等對(duì)吸附質(zhì)的吸附作用都有不同程度的影響。用活性炭吸附苯系物的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，VOCs的流量加***會(huì)較快抵達(dá)穿透點(diǎn)和吸附飽滿點(diǎn)，吸附曲線斜率不變，使穿透曲線發(fā)生前移;吸附劑填充密度對(duì)吸附質(zhì)穿透時(shí)刻與飽滿時(shí)刻都有影響，吸附劑填充密度***有利于吸附。