影響活性炭吸附VOCs作用的因素剖析

 

揮發(fā)性有機化合物是一類有機化合物的總稱，簡稱VOCs，即沸點在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有機化合物。VOCs是常見的***氣污染物，其***要組成有烴類、鹵代烴、酯、酸等，可對人體的呼吸系統(tǒng)和肝臟器官形成不***影響，***際社會已對VOCs的排放做出嚴(yán)厲規(guī)矩。現(xiàn)在有關(guān)VOCs管理作業(yè)已成為當(dāng)時***氣污染防治作業(yè)的一項重要作業(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研討進展，要點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，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)生積儲的現(xiàn)象。多孔固體材料稱為吸附劑，被吸附積儲的物質(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。氣體混合物能否經(jīng)過吸附別離成功，***要取決于吸附劑對吸附質(zhì)的吸附作用，因而吸附劑的挑選是確認(rèn)吸附操作的***要問題。活性炭作為現(xiàn)在***常用的VOCs吸附劑，***要有以下***點。

 

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

 

2.1 活性炭孔隙散布對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場，附近的VOCs 分子在場的作用下吸附在吸附劑外表;過渡孔(2nm 至100nm)吸附時除單分子層和多分子層吸附外，更***要的是經(jīng)過毛細凝集機理發(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)過活性炭對甲醛氣體的吸附實驗，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;若活性炭過渡孔比外表積***，則吸附抵達平衡的時刻短。

 

2.2 性炭活化辦法對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活性炭進行弱氧化，常用水蒸氣或CO2來活化活性炭。化學(xué)活化法是在必定溫度下將活性炭浸漬在化學(xué)藥品中對其外表進行改性，常用硝酸及其鹽類。

 

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

 

2.3 對不同初始濃度VOCs吸附作用的剖析

 

VOCs濃度對活性炭吸附作用有明顯影響。一般情況下，VOCs初始濃度越***，其對活性炭的穿透時刻和飽滿時刻越短。活性炭對高濃度VOCs 吸附的進程歸于物理吸附，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)。

 

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

 

2.4 對不同分子量和極性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，其相對分子質(zhì)量越***，則被吸附得越多;對分子質(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，活性炭對苯的吸附作用更強，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，在被活性炭吸附時會發(fā)生競賽效應(yīng)。VOCs各組分在活性炭外表的吸附進程是一個吸贊同解離的動態(tài)平衡進程，吸附才能強的VOCs組分先抵達動態(tài)平衡，吸附才能弱的VOCs組分后抵達平衡。

 

2.6 素對活性炭吸附作用的剖析

 

VOCs流量、吸附劑的填充密度等對吸附質(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驗。結(jié)果表明，VOCs的流量加***會較快抵達穿透點和吸附飽滿點，吸附曲線斜率不變，使穿透曲線發(fā)生前移;吸附劑填充密度對吸附質(zhì)穿透時刻與飽滿時刻都有影響，吸附劑填充密度***有利于吸附。