活性炭吸附箱吸附的技术原理

时间：2020-01-10

活性炭吸附箱吸附技术原理：利用吸附剂与污染物质(VOCs)进行物理结合或化学反应并将污染成分去除。

典型工艺：适用于中低浓度的VOCs的净化。优点：去除效率高，易于自动化控制。缺点：不适用于高浓度、高温的**废气，且吸附材料需定期换。吸收技术原理：由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走，之后再用化学剂将VOCs中和、氧化或其它化学反应破坏。适用于高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。优点：技术成熟、可去除气态和颗粒物、投资成本低、占地空间小、传质效率高、对酸性气体去除。缺点：有后续废水处理问题、颗粒物浓度高、会导致塔堵塞、维护费用高、可能冒白烟。

冷凝技术原理：冷凝将废气降温至VOCs成份之露点以下，使之凝结为液态后加以回收之方法。适用范围：多用于高浓度、单一组分有回收价值的VOCs的处理。处理成本较高，故通常VOCs浓度≥5000ppm，方才适用冷凝处理，其效率介于50～85％之间;浓度≥1％以上时，则回收效率可达90％以上。

冷凝法也经常搭配其它控制技术，例如焚化、吸附、洗涤等作为前处理步骤。

膜分离技术原理：用人工合成的膜分离VOCs物质。适用范围：高浓度VOCs，回收效率**97％。优点：可回收组分;可集成其余技术。缺点：成本较高;会造成膜污染;膜的稳定性差;通量小。

生物降解技术原理：利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢，将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐类。适用范围：以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源，可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类**物、简单**硫化物、**氮化物、硫化氢及氨气等无机类等。优点：能耗低、费用低;氧化完全;能耗低。缺点：能量利用率;光催化剂失活;可见光。

等离子体技术原理：等离子体场富集大量活性物种，如离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等;活性物种将污染物分子离解小分子物质。适用范围：低浓度VOCs，室内空气净化。特点：实现VOCs低温去除;适用于低浓度、大风量的VOCs;处理效率高，能耗低;净化并清新空气。

活性炭吸附箱经过氧化铁或臭氧处理，活性炭的吸附性能将会好，**废气的处理将会。

硅胶是常见的多孔吸附剂，硅胶的骨架（SiO2）是以硅原子为、氧原子为**点的Si-O四面体在空间不太规则地堆积而成的无定形体。堆积时粒子间的空洞即为硅胶的孔隙。无定形体由2-20nm的球形颗粒组成，它们堆积起来就形成了吸附用的硅胶。硅胶不溶于水和任何溶剂，无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。它的化学组份和物理结构，决定了它具有热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等特点。与活性炭和分子筛吸附剂相比，硅胶的孔径分布比较单一和窄小，由于硅胶表面羟基产生的极性，使硅胶对极性分子和不饱和烃具有明显的选择性。

沸石的形成条件较为复杂，孔道往往较小，吸附量较低，吸附速率较慢，对于大分子VOCs不易处理。沸石材料是非可燃性材料，热稳定度较佳，可吸附气体种类广泛、且适用处理浓度范围值高，并且不会促使VOCs聚合或反应，如果加入高矽铝可以减少水气对于去除污染物的干扰，对挥发性**物的气体吸附能力。某些人工沸石对氨、醋酸、乙醛三种气体的吸附率可以高达98％。

近年来出现的中孔分子筛MCM-41S引人注目，它们的比表面积一般在100-3000m2/g之间，吸附能力较强，孔容较大，热稳定性好，具有很好的应用前景。面临的问题是制备过程需要使用较昂贵的模板剂，这限制了它的大规模应用。为克服此问题，寻求价格低廉的模板剂替代物或无模板剂制备中孔材料的新方法已成为这一领域的热点。据报道日本三菱化学出无模板剂制备中孔材料的新方法。它不需用模板剂就可以生产孔间距为lnm的中孔硅胶材料，并且能调控孔的大小，即通过将主颗粒调至充实，使孔的大小控制在2~50nm范围内。颗粒的大小和形状也可用该方法调控。

新方法生产的材料杂质少，例如它含碱金属杂质比一般方法生产的相应产品少。由于新方法有成本优势，用其生产的中孔材料可找到各种用途，例如用作催化剂、载体、膜片表面改性剂以及用于分离、吸附等。新方法还能使所制备的中孔材料具有高度耐用性，从而能经受各种苛刻条件。分子筛在吸附性能和孔隙率方面难以符合要求，限制了它们的广泛使用，人工合成的分子筛能提高吸附性能和控制孔隙率等。

活性炭吸附箱全硅介孔分子筛因为具有大孔道、大比表面积、大孔容、高疏水性和表面惰性等优点已经引起广泛关注，被成功地应用在催化、生物及纳米材料等领域。但其在VOCs吸附方面较少，MCM-41和SBA-15是目前介孔分子筛的典型代表。黄海凤了这两种介孔分子筛，系统由VOCs发生器、气体流量控制系统、吸附床等组成。粉末状分子筛经压片，筛分后成型为20～30目的颗粒状样品。

取1g分子筛样品装入吸附床层，在150℃下用空气脱附2h，除去分子筛中的水汽和少量**物；使用空气为载气，分为2路，一路气进入VOCs发生器，一路气为稀释气，通过调节2路气的流量和VOCs发生器的温度，来控制进入分子筛的VOCs浓度。吸附容量通过吸附曲线积分计算，并结合称量法得出。2种介孔分子筛适合吸附大分子VOCs，随VOCs分子直径的增大吸附量迅速增加，2种介孔分子筛均适合吸附高浓度VOCs，介孔分子筛对**分子的脱附温度较低，在150℃下能够基本脱附完全。

膨润土又叫膨土岩或斑脱岩，是以蒙脱石（也称微晶高岭石、胶岭石等）为主要成分的粘土岩一蒙脱石粘土岩，是应用为广泛的非金属矿产之一。膨润土主要由含水的铝硅酸盐矿物组成，主要化学成分是二氧化硅、三氧化铝和水，氧化镁和氧化铁含量有时也较高，此外，钙、钠、钾等碱金属和碱土金属常以不同形式和含量存在于膨润土中，根据交换性钠离子和钙离子含量分为钠基膨润土和钙基膨润土等。膨润土**的性质是吸湿膨胀性和离子交换性，吸附水或**物之后，底面间距d001增大，导致体积膨胀，能吸附八至十五倍于自己的体积的水量，吸水膨胀，能膨胀数倍至三十余倍。有很强的离子交换能力，阳离子交换容量为50-150mmo1/l00g，对各种气体、液体、**物质有的吸附能力，吸附量可达五倍于自身重量。

利用膨润土为代表的粘土矿物的层间化学活性，通过离子交换等方式把一些化合物引入层间域，形成分子级别的支柱，制成的一类孔径大、分布规则的新型分子水平复合材料，具有吸附、转化**分子的特点。粘土矿物种类繁多，支柱化合物的可调性，改性后的粘土材料孔径大小、吸附性质等可以人为加以控制，因此可以根据用途的不同来进行材料制备，在石油化工、环境保护等诸多领域有广泛应用前景。

活性炭吸附塔是处理**废气、臭味处理的净化设备。活性炭吸附是的去除水的臭味、和合成溶解**物、微污染物质等的措施。大部分比较大的**物分子、芳香族化合物、卤代炔等能牢固地吸附在活性炭表面上或空隙中，并对腐殖质、合成**物和低分子量**物有明显的去除效果.活性炭吸附作为净化工艺，经常用于废水的末级处理，也可用于长产用水、生活用水的纯化处理。当粉尘和颗粒物比较多时，活性炭吸附装置可同时和水帘机和水喷淋塔和UV等离子一起使用，达到废气净化达标排放。

该活性炭吸附装置主要由活性炭层和承托层组成。活性炭具有发达的空隙，比表面积大，具有很高的吸附能力。正是由于活性炭的这种特性，它在水的处理中被广泛应用，如生活给水，污水后段的（净水）处理等。

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