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青島圣亞達環保技術有限公司
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| 處理廢氣種類 | 工業廢氣 |
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吸附質分子是否能夠進入活性炭的孔與其自身的動力學直徑有關。根據尺寸排斥理論，只有當活性炭的孔隙直徑大于吸附質分子直徑時，吸附質分子才能進入到活性炭的孔隙中[46]。研究發現吸附劑吸附效率時，吸附劑的孔徑與吸附質分子直徑的比值為1.7～3.0[47]。大部分氣態污染物的分子尺寸小于2nm[48]，因此適合VOCs吸附的活性炭的內孔道要以微孔為主，大于有效孔徑的孔吸附作用甚微。研究發現小于0.7
吸附質分子是否能夠進入活性炭的孔與其自身的動力學直徑有關。根據尺寸排斥理論，只有當活性炭的孔隙直徑大于吸附質分子直徑時，吸附質分子才能進入到活性炭的孔隙中[46]。研究發現吸附劑吸附效率時，吸附劑的孔徑與吸附質分子直徑的比值為1.7～3.0[47]。大部分氣態污染物的分子尺寸小于2nm[48]，因此適合VOCs吸附的活性炭的內孔道要以微孔為主，大于有效孔徑的孔吸附作用甚微。研究發現小于0.7nm的微孔對和有很強的吸附能力。究發現0.60～1.15nm范圍內的微孔為CH4吸附的有效區間，大于此范圍的孔在吸附過程中主要起通道作用。吸附質物性的影響還表現在分子量、飽和蒸氣壓、沸點等方面。活性炭身有效吸附點位數量有限，當活性炭吸附分子數量相近的不同物質時，分子量大的表現出活性炭對其飽和吸附量大。由于沸點高的氣態物質在吸附過程中容易產生毛細凝聚現象[51]，因此易于被吸附。飽和蒸氣壓和活性炭飽和吸附量顯著相關，在一定溫度下，飽和蒸氣壓越大的VOCs越容易脫附。研究了6種VOCs的飽和蒸氣壓與活性炭飽和吸附量的關系，發現飽和蒸氣壓越大的VOCs，活性炭的飽和吸附量越小。研究了、及二3種VOCs物性對其在活性炭上吸附行為的影響，結果表明：活性炭對有機氣體的飽和吸量隨著吸附質的分子動力學直徑、分子量、沸點的增大而增大，隨著吸附質極性、蒸氣壓的增大而減小。
3.3操作條件的影響
吸附操作過程中的溫度、進口濃度、氣體流速、壓力、水分、氣體組成等都會影響活性炭的吸附性能，針對不同VOCs選擇合適的操作條件十分重要。溫度能影響擴散速度和吸附平衡，提高溫度能提高擴散速率，加快到達吸附平衡的時間，但升高溫度會導致吸附量下降，吸附操作時宜將溫度控制在40℃以內研究了不同溫度下活性炭對酸酯的吸附過程，發現隨著溫度升高，飽和吸附量不斷降低。對于同一有機物的吸附，吸附容量隨著進口濃度的增加而增大，隨著氣體流速的提高而減小，活性炭吸附法適于處理VOCs濃度為GUPTA等通過研究顆粒活性炭對和的吸附行為后，建立數學模型，發現該模型可以通過流速、床高和入口濃度來確定穿透時間。采用固定床反應器實驗考察了不同溫度和表觀氣速下GH-8活性炭對低濃度萘的吸附行為可用Yoon-Nelson模型描述。增大氣相主體壓力，即增大了吸附質的分壓，有利于吸附，壓力降低有利于解析，低分壓的氣體比高分壓氣體更易吸附[57]。濕度能顯著影響活性炭對VOCs的吸附性能，高華生等[58]研究發現當氣體濕度大于50時，對吸附的抑制作用顯著增強，特別是對低濃度的VOCs影響非常顯著活性炭在處理烷類非水溶性VOCs時，氣體中水分的含量對吸附效果有很大的影響，甚至能夠使烷脫附;而對于乙醇類水溶性VOCs，水分的影響并不大，這與乙醇有較大極性且與水能混溶有關。工業排放的有機廢氣往往含有多種組分，多組分VOCs在活性炭上吸附時，各組分間會發生競爭吸附。一種組分的存在，常常會對另一種組分有，吸附過程還存在置換作用。TEFERA等[60]建立二維數學模型研究固定床吸附器上多組分VOCs的吸附競爭，該模型可以準確的預測多組分混合物間的吸附競爭和吸附平衡。在活性炭上的二元吸附過程，發現高沸點組分能置換低沸點組分，二元體系的吸附量較同等條件時的單組分吸附量均有不同程度的降低。
4、結語
活性炭吸附法是工業中為廣泛使用的VOCs治理方法，但活性炭在實際應用中還存在一些問題，如吸附容量不高、吸附后活性炭的再生能力差、吸附性能受水氣等環境因素影響較大等。為了進一步優化活性炭的吸附性能，要加強對活性炭吸附過程影響因素的研究，尋找行之有效的活性炭孔結構調控和表面改性方法，開發具有更佳吸附性能或滿足特定需求的高效吸附材料(如特種用途活性炭、高強度活性碳纖維、活性碳布等)。在綜合考慮活性炭吸附治理VOCs的影響因素的礎上，改進和研制VOCs回收及綜合利用設備，設計的工藝操作條件，使活性炭在VOCs的治理方面得到更廣闊的應用。
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