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            揮發性有機廢氣凈化技術—活性炭吸附法

            揮發性有機廢氣凈化技術—活性炭吸附法

            吸附法

            吸附法是處理低濃度VOCs的有效方法之一,它是采用吸附劑將氣體中的VOCs吸附,凈化后的氣體排入大氣。常用的吸附劑有顆;钚蕴、沸石、高聚物吸附樹脂、活性炭纖維、活性氧化鋁和硅膠等。由于活性炭價格低,吸附效果好,是目前最常用的吸附劑。BRUCE[4]研究表明活性炭對質量濃度在100 mg/m3左右的VOCs有較好的凈化效果,使用周期在1 000 h以上。HAYASHI等[5]利用K2CO3浸漬廢棄聚氨酯制備高比表面積活性炭,在浸漬率(溶液中K2CO3的質量與待浸漬聚氨酯質量的比值)1.0,碳化溫度1 073 K條件下所得的樣品比表面積達到了2 772 m2/g,達到了商業用高比表面積活性炭的水平,是普通椰殼活性炭的2.5倍左右。所得樣品對苯、丙酮、辛烷蒸汽進行吸附研究,吸附能力基本與商業高比表面積活性炭相當,是普通椰殼活性炭的3~4倍,表現出良好的性能。
            另外活性炭纖維(ACF)比活性炭具有更為優良的吸附力學行為,吸附量大,吸脫附速度快,吸附選擇性好,在吸附質濃度較低時,比普通活性炭有更好的吸附效果,因此活性炭纖維也逐漸受到人們的重視[6]。
            在吸附法研究中,對吸附劑進行改性,從而使其擁有更加優秀的吸附、脫附性能一直是吸附研究的熱點。以活性炭為例,常用的吸附劑改性包括表面結構改性和表面化學改性[7,8],經改性后的活性炭一般具有比表面積加大、孔隙結構更豐富,孔徑分布更均勻,對不同極性物質的吸附性能得到改善,對某些物質的吸附效果增強等性能。從而更加適合不同污染物的吸附凈化。KIM等[9]分別將純凈活性炭分別用HNO3(NA),H2SO4(SA),HCl(HA),H3PO4(PA),CH3COOH(AA),KOH(PH),NaOH(SH)溶液浸漬改性后凈化苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁酮混合廢氣。浸漬量是樣品活性炭質量的5%,研究發現,堿溶液改性后的活性炭吸附能力反而降低;酸改性樣品中,以H3PO4(PA)浸漬過的活性炭(PA/AC)性能提高最高,除了吸附間二甲苯和丁酮的能力有所下降外,對其他污染物的吸附能力都有了大幅度提升,研究者認為對兩種物質吸附能力下降是由于磷酸改性使得活性炭吸附大分子有機物的能力下降,同時雖然磷酸使活性炭微孔變窄但它改變了其表面的化學性質,使得改性活性炭對其他有機物吸附能力提高,但并未明確解釋二甲苯3種異構體吸附能力差異的問題。在確定PA/AC的效果最好后又研究了浸漬量對吸附能力的影響,得到了最優浸漬量是1%,在該條件下1%PA/AC對苯、對二甲苯、乙醇的吸附能力是純凈活性炭1.5~2.0倍。
            但是經研究發現,當有機廢氣中含有易燃氣體時,由于吸附過程中會產生熱量,因此存在安全隱患,解決辦法是限制入口氣流的VOCs含量小于25%,采用空氣稀釋是可行的方法之一[10]。當VOCs分子量大于130且具有低揮發性(沸點大于240 ℃)時,吸附劑會對其強烈吸附,從而導致解吸困難;相反,當VOCs分子量小于45時,又出現了吸附不牢的情況,而且對于混合型有機廢氣當其中的有機物分子量相差過大時,吸附效果也不佳。因此,吸附法要依據有機廢氣的性質合理采用

             

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