青島吸附塔活性炭吸附說明

活性炭吸附箱使用以及工作原理 一. 活性炭吸附箱使用 活性炭吸附箱，包括箱體，所述箱體一端的頂部設(shè)有進(jìn)氣口，箱體另一端的下部設(shè)有** 口，所述箱體頂部設(shè)有若干個活性炭進(jìn)料口，箱體底部對應(yīng)設(shè)有若干個活性炭卸料口，所述活性炭卸料口為抽取式結(jié)構(gòu)，所述活性炭進(jìn)料口與相應(yīng)的活性炭卸料口之 間形成活性炭吸附層，所述活性炭吸附層與進(jìn)氣口之間還設(shè)有初級吸附過濾裝置，所述箱體外壁上設(shè)有若干個觀測口。本實(shí)用新型屬于全密閉型，室內(nèi)外皆可使用， 具有吸附效率高、能力強(qiáng)、設(shè)備構(gòu)造緊湊，占地面積小，維護(hù)管理簡單方便、運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、能夠同時處理多種混合有機(jī)廢氣等優(yōu)點(diǎn)。 二.活性炭吸附箱原理 當(dāng)廢氣由風(fēng)機(jī)提供動力，負(fù)壓進(jìn)入吸附箱后進(jìn)入活性炭吸附層，由于活性炭吸附劑表面上存在著未平衡和未飽和的分子引力或化學(xué)鍵力，因此當(dāng)活性炭吸附劑的表面與氣體接觸時，就能吸引氣體分子，使其濃聚并保持在活性炭表面，此現(xiàn)象稱為吸附。利用活性炭吸附劑表面的吸附能力，使廢氣與大表面的多孔性活性炭吸附劑相接觸，廢氣中的污染物被吸附在活性炭表面上，使其與氣體**分離，凈化后的氣體高空排放。 活性炭吸附箱是一種干式廢氣處理設(shè)備，由箱體和填裝在箱**的吸附單元組成

活性炭吸附塔是處理有機(jī)廢氣、臭味處理效果的凈化設(shè)備。活性炭吸附是有效的去除水的臭味、天然和合成溶解有機(jī)物、微污染物質(zhì)等的措施。大部分比較大的有機(jī)物分子、芳香族化合物、鹵代炔等能牢固地吸附在活性炭表面上或空隙中，并對腐殖質(zhì)、合成有機(jī)物和低分子量有機(jī)物有明顯的去除效果.活性炭吸附作為深度凈化工藝，經(jīng)常用于廢水的末級處理，也可用于長產(chǎn)用水、生活用水的純化處理。當(dāng)粉塵和顆粒物比較多時，活性炭吸附裝置可同時和水簾機(jī)和水噴淋塔和UV等離子一起使用，達(dá)到廢氣凈化達(dá)標(biāo)排放。

 揮發(fā)性有機(jī)化合物是指在20℃時飽和蒸氣壓大于等于0.13kPa的有機(jī)化合物[1]。其主要來源于石油化工行業(yè)廢氣的排放，儲油庫、加油站、車輛等油品的揮發(fā)和油漆、涂料、包裝、印刷、膠黏劑、化妝品等行業(yè)有機(jī)溶劑的使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，年我國工業(yè)源VOCs排放量約為1206萬噸，并且每年呈約8.6的遞增趨勢[2]。到2030年，僅加油站VOCs的排放量可達(dá)1271.03千噸，經(jīng)濟(jì)損失近十億元[3]。VOCs大多數(shù)有毒，并且由于飽和蒸氣壓高，可以在自然狀態(tài)下?lián)]發(fā)到空氣中，通過呼吸道進(jìn)入人體，誘發(fā)多種疾。VOCs還是導(dǎo)致天氣的元兇之一，由VOCs經(jīng)化學(xué)轉(zhuǎn)化生成的顆粒物，在一些地區(qū)可以占PM2.5來源的21。由VOCs經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)形成的二次氣凝膠占PM10的25～35[4]，是PM10的重要組成部分。隨著天氣大范圍的持續(xù)出現(xiàn)，VOCs治理問題已經(jīng)引起世界各國的高度重視，若能經(jīng)濟(jì)有效地回收VOCs，特別是高濃度、高價值的VOCs，具有環(huán)境、健康、經(jīng)濟(jì)三重效益。為了更好地應(yīng)對我國當(dāng)前的大氣污染形式，促進(jìn)VOCs的減排與控制，2013年9月，印發(fā)了《大氣污染防治行動計(jì)劃》，要求推進(jìn)VOCs污染治理，特別是在石化、有機(jī)化工、表面涂裝、包裝印刷等行業(yè)實(shí)施VOCs的綜合整治。同年，國家環(huán)保部發(fā)布了《揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染防治技術(shù)政策》公告，針要不斷加壓減壓，對設(shè)備要求高，能耗巨大，多用于高檔溶劑的回收。

       2.2變溫吸附

       變溫吸附(TSA)是利用吸附劑的平衡吸附量隨溫度升高而降低的特性，在常溫下吸附，升溫后脫附的操作過程。活性炭脫附過程是吸熱過程，升溫有助于脫附，采用水蒸氣、熱氣體進(jìn)行脫附時，脫附溫度通常在℃。吸附VOCs時，若吸附量較高，吸附質(zhì)是沸點(diǎn)較低的小分子碳?xì)浠衔锖头枷阕逵袡C(jī)物時，可用水蒸氣脫附后冷凝回收;若吸附量較低，如、二乙酰胺和乙酸乙酯等VOCs，則可用其他熱氣體(熱空氣、熱N2等)吹掃進(jìn)行脫附后燒掉或經(jīng)二次吸附后回收[27]。RAMALINGAM等[28]使用TSA技術(shù)，對室內(nèi)常見的3種VOCs(、和酸乙酯)的回收利用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)3種VOCs熱再生的操作條件為：T=170℃，V=0.17m/s。SHAH等[29]采用變溫吸附研究了和的熱空氣再生性能，發(fā)現(xiàn)在80℃時經(jīng)一次循環(huán)再生，吸附能力恢復(fù)近，經(jīng)過8次連續(xù)循環(huán)本保持不變;而對于，再生后吸附能力下降明顯。

        2.3變溫-變壓吸附

    3、活性炭吸附法治理VOCs的影響因素及解決方法

      活性炭對VOCs的吸附性能除了與活性炭自身性質(zhì)有關(guān)外，還與吸附質(zhì)的物性，吸附操作的條件等有關(guān)[37]。針對活性炭進(jìn)行改性處理以滿足某類VOCs的治理要求，或者針對某類VOCs匹配合適的活性炭品種和操作條件是目前研究的熱點(diǎn)。

       3.1活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的影響及表面化學(xué)改性

       活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)由活性炭表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量決定，表面化學(xué)性質(zhì)差異影響活性炭的化學(xué)吸附性能。通過對活性炭進(jìn)行表面化學(xué)改性，可以改變活性炭對VOCs的吸附能力吸附選擇性。SHEN等[38]的研究表明，氨化可以使活性炭表面堿性官能團(tuán)增加，氧化可以使活性炭表面酸性官能團(tuán)增加。KIM等[39]研究了不同酸和堿浸漬改性椰殼活性炭對多種VOCs的吸附性能，發(fā)現(xiàn)浸漬改性的活性炭對、、二等VOCs吸附性能提高。劉耀源等分別利用H2SO4/H2O2[40]、NaOH[41]改性玉米秸稈活性炭，發(fā)現(xiàn)用改性后的活性炭，降低了其對等弱極性、非極性物質(zhì)的吸附量，而用NaOH改性能提高其對醛等極性物質(zhì)的吸附能力。LI等[42]用氨水浸漬改性活性炭，發(fā)現(xiàn)改性后的活性炭對鄰二等疏水性VOCs的吸附能力要強(qiáng)于酸改性。負(fù)載金屬改性是通過負(fù)載在活性炭上的金屬單質(zhì)或金屬離子與吸附質(zhì)之間較強(qiáng)的結(jié)合力，來提高活性炭吸附分離性能的方法。一般認(rèn)為，負(fù)載金屬改性能改變活性炭表面的化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而改變活性炭的極性，使得活性炭的吸附以化學(xué)吸附為主，增加了吸附的選擇性[43]。LU等[44]在200℃的低氧條件下用Co浸漬改性活性炭，發(fā)現(xiàn)改性后的活性

論，只有當(dāng)活性炭的孔隙直徑大于吸附質(zhì)分子直徑時，吸附質(zhì)分子才能進(jìn)入到活性炭的孔隙中[46]。研究發(fā)現(xiàn)吸附劑吸附效率時，吸附劑的孔徑與吸附質(zhì)分子直徑的比值為1.7～3.0[47]。大部分氣態(tài)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(nèi)孔道要以微孔為主，大于有效孔徑的孔吸附作用甚微。等[49]的研究發(fā)現(xiàn)小于0.7nm的微孔對和有很強(qiáng)的吸附能力。冀有俊等[50]研究發(fā)現(xiàn)0.60～1.15nm范圍內(nèi)的微孔為CH4吸附的有效區(qū)間，大于此范圍的孔在吸附過程中主要起通道作用。吸附質(zhì)物性的影響還表現(xiàn)在分子量、飽和蒸氣壓、沸點(diǎn)等方面?；钚蕴可碛行近c(diǎn)位數(shù)量有限，當(dāng)活性炭吸附分子數(shù)量相近的不同物質(zhì)時，分子量大的表現(xiàn)出活性炭對其飽和吸附量大。由于沸點(diǎn)高的氣態(tài)物質(zhì)在吸附過程中容易產(chǎn)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)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(guān)，在一定溫度下，飽和蒸氣壓越大的VOCs越容易脫附。陳良杰等[52]研究了6種VOCs的飽和蒸氣壓與活性炭飽和吸附量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)飽和蒸氣壓越大的VOCs，活性炭的飽和吸附量越小。李立清等[53]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(jié)果表明：活性炭對有機(jī)氣體的飽和吸量隨著吸附質(zhì)的分子動力學(xué)直徑、分子量、沸點(diǎn)的增大而增大，隨著吸附質(zhì)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(jìn)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(kuò)散速度和吸附平衡，提高溫度能提高擴(kuò)散速率，加快到達(dá)吸附平衡的時間，但升高溫度會導(dǎo)致吸附量下降，吸附操作時宜將溫度控制在40℃以內(nèi)。韓旭等[54]研究了不同溫度下活性炭對酸酯的吸附過程，發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高，飽和吸附量不斷降低。對于同一有機(jī)物的吸附，吸附容量隨著進(jìn)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[55]通過研究顆?；钚蕴繉偷奈叫袨楹螅?shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)該模型可以通過流速、床高和入口濃度來確定穿透時間。梅磊等[56]采用固定床反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(fā)現(xiàn)當(dāng)氣體濕度大于50時，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。周劍鋒等[59]研究發(fā)現(xiàn)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，