1、活性炭的吸附
活性炭的吸脫附容量的影響因素主要有:VOCs各組分的性質(zhì)(如相對分子質(zhì)量、偶極距、分子大小等)、混合氣體的組成成分(如共存有機(jī)物、水、氧氣等)、操作條件(如吸附溫度、床層尺寸等)。 活性炭對廢氣吸附的特點(diǎn): (1) 對于芳香族化合物的吸附優(yōu)于對非芳香族化合物的吸附;對帶有支鍵的烴類物理的吸附優(yōu)于對直鏈烴類物質(zhì)的吸附;對有機(jī)物中含有無機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附總是低于不含無機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附。 (2) 對分子量大和沸點(diǎn)高的化合的的吸附總是高于分子量小和沸點(diǎn)低的化合物的吸附。活性炭的孔徑要和吸附質(zhì)的分子或離子的幾何大小相匹配才能有效利用。 (3) 一般認(rèn)為,當(dāng)活性炭表明形成堿性氧化物時(shí),活性炭更易于吸附酸性化合物;當(dāng)表面形成酸性化合物時(shí),則有利于堿性化合物的吸附。 (4) 混合氣體組分越多,活性炭吸附容量降低越嚴(yán)重。 (5) 吸附質(zhì)濃度越高,吸附量也越高;吸附劑內(nèi)表面積越大,吸附量越高。 (6) 水分子層的覆蓋導(dǎo)致活性炭對極性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑的吸附力減小,并隨著水蒸氣含量的增高,影響越顯著。氣體濕度大于50%時(shí),對吸附的抑制作用顯著增強(qiáng),特別是對低濃度的 VOCs 影響非常顯著。通常濕度在40%以上時(shí)吸附量開始下降,80%以上時(shí)吸附量下降50%。 (7) 溫度的影響。吸附是放熱反應(yīng)。溫度降低有利于吸附,溫度升高有利于脫附。吸附熱,即活性炭吸附單位重量的吸附質(zhì)溶質(zhì)放出的總熱量,以KJ/mol為單位。吸附熱越大,溫度對吸附的影響越大。另一方面,溫度對物質(zhì)的溶解度有影響,因此對吸附也有影響。 (8) 若以粒狀活性炭為吸附劑,溫度控制在40℃以內(nèi),設(shè)備的氣流空塔速度一般只取0.1-0.6m/s(0.3-0.4m/s時(shí)吸附效果較好),而用蜂窩狀活性炭為吸附劑時(shí),設(shè)備的氣流空塔速度可以在較大范圍內(nèi)選取,較大可取到2m/s的高空塔速度,因此蜂窩狀活性炭很適合應(yīng)用在大風(fēng)量條件下對有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附凈化。低濃度低流速均有利于吸附,穿透和吸附平衡時(shí)間更長。 (9) 吸附帶的長度隨著流速的增大而增大,隨著活性炭粒徑的增大而增加。對于單一組份來說,吸附帶長度隨著吸附流速增回而增加,隨活性炭的粒徑增回而增加。對于多組份來說,吸附量低的優(yōu)先穿透,吸附量高的后穿透。在吸附帶重合區(qū),優(yōu)先吸附的被后吸附的壓縮,得到濃縮。
單純的活性炭因?qū)撼粑镔|(zhì)無特別的選擇吸附性能,且吸附量過小,幾乎不單獨(dú)用來處理惡臭氣體。而浸漬活性炭(或稱添載活性炭)是常用的脫臭劑,用于脫臭的浸漬炭可分為三類——堿性臭氣脫除用炭(添載酸或用酸進(jìn)行處理,使具有離子交換功能的特殊活性炭,可去除如氨、三甲胺等堿性氣體);酸性臭氣脫除用炭(添載堿或鹵素系金屬鹽,使具有觸媒作用的特殊活性炭,可去除硫化氫、甲基硫醇等酸性氣體);中性臭氣脫除用炭(添加了鹵素系金屬鹽等化合物,使具有觸媒功能的特殊活性炭,可去除甲硫醚、二甲硫醚等中性氣體)。添加銅系和鐵系金屬鹽類或氧化物的活性炭可用于脫除硅烷氣體;添加膦系化合物的活性炭用于脫除氨氣;添加CuO和Cu2O的活性炭可脫除氫氰酸和光氣;加載 ZnO和 NaZnO2的活性炭觸媒可催化脫除砷化氫及氫氰酸、光氣;加載Ag2O 的活性炭觸媒可催化脫除砷化氫;加載硫酸銅的活性炭可脫除氨氣。
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