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采用炭基吸附剂处理VOCs的三个误区

2020-03-04 14:48:09 东莞市中仁环保科技有限公司 阅读

采用碳基吸附剂处理有机废气的三个误区:

一、废气通过吸附床层的风速

有很多教科书上都明确写道:气体通过吸附剂床层的风速一般为0.2~0.6m/s。通过工程实践发现,这种说法有些偏颇。当人们利用活性碳纤维作吸附剂处理VOCs时,所使用的最大风速绝不会超过0.15m/s,因为由于受到床层阻カ的限制,一般活性碳纤维层的厚度不会超过150mm。那么为什么老的教科书给出这个数据呢?考查发现:过去人们大都采用颗粒活性炭作吸附剂,它的床层厚度一般设计在0.2~0.6m,最大不会超过1m,所以就给出了这个数据。实际上,通过工程实践发现,废气通过床层的速度是由废气在床层中与吸附剂的接触时间决定的。总结工程实践,废气在吸附床层内与吸附剂的接触时间为0.8~1.2s即可将废气中的吸附质完全吸附下来,也就是说,采用这样的风速,完全可以满足治理要求。

二、脱附温度

关于脱附温度,很多人都认为与吸附质的沸点有关,认为要想把高沸点的物质从吸附剂上脱附下来,脱附介质的温度必须高于该物质的沸点。实践证明这种观点是错误的。以双氧水行业回收三甲苯为例,三甲苯的沸点为164.7℃(另有资料介绍为176.1℃),而采用100℃的水蒸气即可将三甲苯完全脱附下来。有不少工程实践都证明了这一点。为此可以得出结论,吸附质的脱附温度与其沸点没有直接关系,而是和它的饱和蒸气压有关。这个结论可以用脱附原理来说明。大家都知道,要想使吸附质分子从吸附剂表面脱附下来必须给它能量或推动力,使其能够从吸附剂表面“蒸发”到吸附剂孔道中,从而进入气相主体。而在通常采用的脱附方法中,加热脱附是给它提供能量,以增加分子的动能;吹扫脱附和降压(真空)脱附,都是为了降低吸附剂孔道中废气分子的分压,也就是蒸气压,给废气造成一个浓度差,从而给废气分子由吸附剂表面向气相转移提供一个推动力,这个推动力越大,废气分子的脱附速度就越快。所以,从这个理论出发就不难理解,吸附质的脱附温度是与其饱和蒸气压直接相关的,而与它的沸点无关。如洗过的衣服通常是在低于水的沸点下晾干的。

三、采用水蒸气脱附后是否都需要干燥?

不一定。当采用活性碳纤维作吸附材料时,就不需要设置单独的干燥工序;而采用颗粒活性炭作吸附材料时就必须进行干燥。在20世纪80~90年代PVC行业用颗粒活性炭作吸附剂回收氯乙烯单体时,各治理厂家无一例外地都有热空气干燥这一步。而到本世纪初,有的工程公司改成活性碳纤维作吸附材料时,就大胆地省去了热空气干燥的工序,而且将整个回收工艺由原来的5步简化为3步。

为什么可以省去于燥工序?经过认真分析认为,经过水蒸气脱附的炭基吸附剂的微孔中存在着的水分有2类,一类为“自由水”,另一类是吸附在炭基吸附剂表面的“吸附水”。由于颗粒活性炭的孔道长且孔体积比活性碳纤维大得多,这样,在脱附后的颗粒活性炭中就会存有大量的“自由水”;因此,当颗粒活性炭脱附完成之后,必须通过于燥,把吸附剂中的“自由水”蒸发掉,才能使再进入的废气分子与吸附剂表面接触,将“吸附水”分子置换下来。而由于活性碳纤维的微孔体积比颗粒炭的微孔体积小得多,很难有“自由水”存在,因此可以省去热空气干燥,脱附完了可直接转入吸附工序。这样不仅可以使脱附水蒸气的用量大大降低,而且使吸附回收工序大大缩短,降低了运行成本。

来源:《挥发性有机物污染控制工程》



标签:   吸附剂