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                吸附技术——活性炭的吸附与脱附再生

                2021-04-09


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                1、活性炭的吸附


                1.1 活性炭吸脱附过程的影响因素



                活性炭的吸脱附容量的影响因素主要有:VOCs各组分的性质(如相对分子质量、偶极距、分子大小等)、混合气体的组成成分(如共存有机物、水、氧气等)、操作条件(如吸附温度、床层尺寸等)。

                活性炭对废气吸附的特点:

                (1) 对于芳香族化合物的吸附优于对非芳香族化合物的吸附;对带有支键的烃类物理的吸附优于对直链烃类物质的吸附;对有机物中含有无机基团物质的吸附总是低于不含无机基团物质的吸附。

                (2) 对分子量大和沸点高的化合的的吸附总是高于分子量小和沸点低的化合物的吸附。活性炭的孔径要和吸附质的分子或离子的几何大小相匹配才能有效利用。

                (3) 一般认为,当活性炭表明形成碱性氧化物时,活性炭更易于吸附酸性化合物;当表面形成酸性化合物时,则有利于碱性化合物的吸附。

                (4) 混合气体组分越多,活性炭吸附容量降低越严重。

                (5) 吸附质浓度越高,吸附量也越高;吸附剂内表面积越大,吸附量越高。

                (6) 水分子层的覆盖导致活性炭对极性较强的有机溶剂的吸附力减小,并随着水蒸气含量的增高,影响越显著。气体湿度大于50%时,对吸附的抑制作用显著增强,特别是对低浓度的 VOCs 影响非常显著。通常湿度在40%以上时吸附量开始下降,80%以上时吸附量下降50%。

                (7) 温度的影响。吸附是放热反应。温度降低有利于吸附,温度升高有利于脱附。吸附热,即活性炭吸附单位重量的吸附质溶质放出的总热量,以KJ/mol为单位。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。另一方面,温度对物质的溶解度有影响,因此对吸附也有影响。

                (8) 若以粒状活性炭为吸附剂,温度控制在40℃以内,设备的气流空塔速度一般只取0.1-0.6m/s(0.3-0.4m/s时吸附效果较好),而用蜂窝状活性炭为吸附剂时,设备的气流空塔速度可以在较大范围内选取,较大可取到2m/s的高空塔速度,因此蜂窝状活性炭很适合应用在大风量条件下对有机废气进行吸附净化。低浓度低流速均有利于吸附,穿透和吸附平衡时间更长。

                (9) 吸附带的长度随着流速的增大而增大,随着活性炭粒径的增大而增加。对于单一组份来说,吸附带长度随着吸附流速增回而增加,随活性炭的粒径增回而增加。对于多组份来说,吸附量低的优先穿透,吸附量高的后穿透。在吸附带重合区,优先吸附的被后吸附的压缩,得到浓缩。




                1.2 活性炭的吸附特点


                单纯的活性炭因对恶臭物质无特别的选择吸附性能,且吸附量过小,几乎不单独用来处理恶臭气体。而浸渍活性炭(或称添载活性炭)是常用的脱臭剂,用于脱臭的浸渍炭可分为三类——碱性臭气脱除用炭(添载酸或用酸进行处理,使具有离子交换功能的特殊活性炭,可去除如氨、三甲胺等碱性气体);酸性臭气脱除用炭(添载碱或卤素系金属盐,使具有触媒作用的特殊活性炭,可去除硫化氢、甲基硫醇等酸性气体);中性臭气脱除用炭(添加了卤素系金属盐等化合物,使具有触媒功能的特殊活性炭,可去除甲硫醚、二甲硫醚等中性气体)。添加铜系和铁系金属盐类或氧化物的活性炭可用于脱除硅烷气体;添加膦系化合物的活性炭用于脱除氨气;添加CuO和Cu2O的活性炭可脱除氢氰酸和光气;加载 ZnO和 NaZnO2的活性炭触媒可催化脱除砷化氢及氢氰酸、光气;加载Ag2O 的活性炭触媒可催化脱除砷化氢;加载硫酸铜的活性炭可脱除氨气。


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