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有機(jī)廢氣治理之影響活性炭吸附效果的因素分析

VOCs有機(jī)廢氣處理方法現(xiàn)在主要有：物理法和生化法。其中物理法處理有機(jī)廢氣主要有吸附工藝、分離工藝，生化法處理有機(jī)廢氣主要有熱氧化工藝、催化燃燒工藝、生物氧化工藝、電暈工藝等。相比之下吸附法有著成本低、凈化效率高等優(yōu)勢(shì)一直是有機(jī)廢氣處理工藝中最為常用的處理工藝，活性炭亦是最常用的吸附材料。

所謂的吸附是指當(dāng)有害氣體與多孔吸附劑碰撞接觸時(shí)，有害物質(zhì)被吸附劑的內(nèi)、外表面產(chǎn)生積蓄的現(xiàn)象。目前市面上最常用的吸附劑主要有各類活性炭、活性硅膠、氧化鋁等。有害氣體能否通過吸附劑進(jìn)行有效凈化主要取決于吸附劑的吸附效果，所以在吸附劑吸附效果的選擇上尤為重要，活性炭作為目前為止VOCs有機(jī)廢氣吸附劑主要有以下特點(diǎn)：
(1) 活性炭孔徑分布廣泛、空隙率高和比表面積大等優(yōu)點(diǎn)；
(2)活性炭的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能在較大的酸堿范圍內(nèi)使用，具有一定的催化活性；
(4) 活性炭的疏水性使它對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣有著較強(qiáng)的吸附能力，即使在濕度較大的環(huán)境下也能始終保持較強(qiáng)的吸附性能。

活性炭孔經(jīng)及空隙分布對(duì)VOCs有機(jī)廢氣的吸附效果分析
活性炭不同孔徑的孔隙具有完全不同的吸附特性。其中活性炭微孔(<2nm)吸附基本符合微孔的填充理論，即固體吸附劑表面存在位勢(shì)場(chǎng)，鄰近的VOCs 有機(jī)廢氣分子在場(chǎng)的作用下吸附在活性炭表面;過渡孔(2nm 至100nm)吸附時(shí)除單分子層和多分子層吸附外，更主要的是通過毛細(xì)凝聚機(jī)理產(chǎn)生容積填充吸附;大孔(>100nm)吸附主要是多分子層吸附，符合BET 理論。此外活性炭的孔徑要和VOCs有機(jī)廢氣的分子大小相匹配才能被有效吸附。在分子大小相匹配的情況下，活性炭孔徑的分布越均勻、孔的形狀越規(guī)則那么活性炭吸附效果就越好。
通過活性炭對(duì)甲醛氣體的吸附試驗(yàn)證明吸附效果與活性炭孔結(jié)構(gòu)和甲醛分子的表面官能團(tuán)密切相關(guān)：活性炭的微孔比表面積越大，其表面能越高，吸附效果越明顯;若活性炭過渡孔比表面積大，則吸附達(dá)到平衡的時(shí)間短。
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活性炭的活化方式對(duì)VOCs有機(jī)廢氣吸附效果的分析
活性炭的活化方式可分為物理活化和化學(xué)活化。其中物理活化是利用活性氣體在較高溫度下對(duì)活性炭進(jìn)行弱氧化，常用水蒸氣或CO2來活化活性炭。化學(xué)活化法是在一定溫度下將活性炭浸漬在化學(xué)藥品中對(duì)其表面進(jìn)行改性，常用硝酸及其鹽類。
R.R.Bansod 等利用不同原料和不同方法制備的活性炭對(duì)苯、二氯甲烷、四氯化碳等化合物進(jìn)行吸附試驗(yàn)。經(jīng)過試驗(yàn)結(jié)果表明活性炭的制備材料和制作過程對(duì)活性炭吸附能力有顯著影響。
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初始濃度不同的VOCS有機(jī)廢氣吸附效果的分析
VOCs有機(jī)廢氣的濃度對(duì)活性炭吸附效果有顯著影響。在一般情況下VOCs有機(jī)廢氣的初始濃度越大，其對(duì)活性炭的穿透時(shí)間和飽和時(shí)間越短。活性炭對(duì)高濃度VOCs 吸附的過程屬于物理吸附，基本不用考慮化學(xué)吸附的影響，吸附效果主要取決于活性炭孔徑的大小和數(shù)量;而對(duì)于低濃度VOCs 吸附的過程屬于化學(xué)吸附，吸附效果主要取決于VOCs的化學(xué)性質(zhì)。
進(jìn)行了不同濃度的甲苯吸附試驗(yàn)。結(jié)果表明，不同濃度甲苯的10% 穿透吸附劑的時(shí)間與吸附質(zhì)初始濃度的對(duì)數(shù)存在線性關(guān)系，即吸附質(zhì)初始濃度越大，其透過吸附劑的時(shí)間越短，吸附質(zhì)的吸附效果越好。
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對(duì)不同分子量和極性VOCs吸附效果的分析
VOCs的分子量和極性對(duì)活性炭吸附效果有很大影響。一般情況下，若VOCs結(jié)構(gòu)類似，其相對(duì)分子質(zhì)量越大，則被吸附得越多;對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)都相近的VOCs，則是不飽和性越大越易被吸附。
利用不同原料制配的活性炭吸附苯、二氯甲烷、氯仿和四氯化碳4 種VOCs。結(jié)果表明，活性炭對(duì)苯的吸附效果更強(qiáng)，因?yàn)楸接休^高的吸附熱和較低的熵變。

不同成分組成的VOCs有機(jī)廢氣吸附效果的分析
VOCs有機(jī)廢氣的組成成分不同，活性炭吸附的效果業(yè)大不相同。因?yàn)閂OCs有機(jī)廢氣各組成成分的吸附親和力不同，在被活性炭吸附時(shí)就會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。VOCs各組成成分在活性炭表面的吸附和解離是在吸附過程中的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過程，吸附能力強(qiáng)的VOCs有機(jī)廢氣組成成分會(huì)先達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)而在吸附能力弱的VOCs有機(jī)廢氣組成成分則會(huì)后達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。

其他要素對(duì)活性炭吸附效果的分析
處了以上的一些因素外VOCs有機(jī)廢氣的流量、吸附劑的填充密度等對(duì)活性炭的吸附效果都有不同程度的影響。通過利用活性炭吸附苯系物的試驗(yàn)表明，VOCs有機(jī)廢氣在流量加大的情況下會(huì)較快到達(dá)穿透點(diǎn)和吸附飽和點(diǎn)但吸附曲線斜率不變使穿透曲線發(fā)生前移，活性炭的填充密度對(duì)有機(jī)廢氣穿透時(shí)間與活性炭的飽和時(shí)間都有一定影響，活性炭的填充密度大有利于對(duì)有機(jī)廢氣的吸附。