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活性炭吸附揮發性有機化合物的影響因素

來源:平泉市鴻德活性炭廠   時間:2021-03-29

  活性炭吸附技術處理揮發性有機化合物包括變壓吸附、變溫吸附、變溫-變壓吸附和變電吸附。

活性炭吸附揮發性有機化合物的影響因素



  本文中的吸附是指氣體物質中的一種或多種物質與多孔固體材料接觸時,在固體材料的內外表面積累的現象。多孔固體物質叫吸附劑,吸附積累的物質叫吸附質。常用的吸附劑有:活性炭、活性硅膠、氧化鋁等。氣體混合物能否成功吸附分離主要取決于吸附質的吸附效果,因此吸附劑的選擇是決定吸附操作的首要問題?;钚蕴孔鳛樽畛S玫膿]發性有機化合物吸附劑,具有以下特點。

  (1)活性炭具有孔徑分布寬、孔隙率高、比表面積大的優點。(2)活性炭機械性能高,化學性能穩定,可在較寬的pH范圍內使用。(3)活性炭具有一定的催化活性。(4)活性炭的疏水性使其對揮發性有機物有很強的吸附作用,在較高的濕度下仍能保持很強的吸附性能。

  1活性炭孔隙分布對揮發性有機化合物的吸附效果分析

  孔隙不同孔徑的活性炭具有完全不同的吸附機理。其中微孔(2nm)吸附基本符合微孔填充理論,即固體吸附劑表面存在一個勢場,相鄰的VOCs分子在該場的作用下吸附在吸附劑表面;在過渡孔(2nm至100nm)吸附中,除了單分子層和多分子層的吸附外,最重要的是通過毛細凝聚機制產生體積填充吸附;大孔(100納米)吸附主要是多分子層吸附,符合BET理論。此外,活性炭的孔徑必須與揮發性有機化合物的分子尺寸相匹配,才能被有效吸附。在分子尺寸匹配的情況下,活性炭的孔徑分布越均勻,孔形狀越規則,活性炭的吸附效果越好。

  通過活性炭對甲醛氣體的吸附試驗,證明吸附效果與活性炭的孔結構和甲醛分子的表面官能團密切相關:活性炭微孔的比表面積越大,其表面能越高,吸附效果越明顯;如果活性炭過渡孔的比表面積大,吸附平衡時間就會短。

  2活性炭對揮發性有機化合物的吸附效果分析

  活性炭的活化可分為物理活化和化學活化。物理活化是活性炭在較高溫度下被活性氣體弱氧化,活性炭通常被蒸汽或CO2活化?;瘜W活化法是將活性炭在一定溫度下浸泡在化學品中,對其表面進行改性。常用硝酸及其鹽類。

  R.班超等人用不同原料和方法制備的活性炭吸附苯、二氯甲烷、四氯化碳等化合物。結果表明,活性炭的制備材料和工藝對活性炭的吸附能力有顯著影響。

  3不同初始濃度揮發性有機化合物的吸附效果分析

  揮發性有機物濃度對活性炭的吸附效率有顯著影響。一般情況下,VOCs初始濃度越高,VOCs對活性炭的滲透時間和飽和時間越短?;钚蕴繉Ω邼舛萔OCs的吸附過程屬于物理吸附,基本不需要考慮化學吸附的影響,吸附效果主要取決于活性炭孔隙的大小和數量;低濃度VOCs的吸附過程屬于化學吸附,吸附效果主要取決于VOCs的化學性質。

  不同濃度的甲苯吸附實驗結果表明,不同濃度的10%甲苯透過吸附劑的時間與吸附質初始濃度的對數呈線性關系,即吸附物的初始濃度越大

  4不同組分揮發性有機化合物的吸附效果分析

  揮發性有機化合物的不同成分在活性炭上的吸附效果不同。由于VOCs的吸附親和力不同,被活性炭吸附時會產生競爭效應?;钚蕴勘砻鎸]發性有機物的吸附過程是一個吸附和解離的動態平衡過程。吸附能力強的揮發性有機物先達到動態平衡,吸附能力弱的揮發性有機物后達到平衡。

  5活性炭吸附效果分析

  揮發性有機物的流量和吸附劑的堆積密度對吸附質的吸附效果有不同的影響。研究了活性炭對苯系物的吸附。結果表明,揮發性有機物的流量值會很快達到穿透點和吸附飽和點,吸附曲線的斜率保持不變,從而使穿透曲線向前移動;吸附劑的堆積密度對吸附質的穿透時間和飽和時間有影響,大的吸附劑堆積密度有利于吸附。

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