(VOCS )活性炭吸附回收技術(shù)綜述

時(shí)間：2021-02-26作者：西安聚能儀器有限公司瀏覽：109

 接上片

揮發(fā)性**物 (VOCS )活性炭吸附回收技術(shù)綜述

 

2 活性炭脫附工藝

 

脫附是創(chuàng)造與低負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的條件 , 引入物質(zhì) 或能量使吸附質(zhì)分子與活性炭之間的作用力減弱或 消失 , 除去可逆吸附質(zhì)。傳統(tǒng)的脫附方法有水蒸 汽、 熱氣體脫附, 變壓脫附, 溶劑置換 , 近年又出 現(xiàn)了電熱法、 超聲波再生法、 微波輻照等新興脫附 方法 。 

2.1 水蒸汽、 熱氣體脫附法 

適用于脫附沸點(diǎn)較低的低分子碳?xì)浠衔锖头枷阕?*物, 水蒸汽熱焓高且易得 , 經(jīng)濟(jì)性 、 安全 性好 , 但是對(duì)于高沸點(diǎn)物質(zhì)的脫附能力較弱 , 脫附周期長(zhǎng), 易造成系統(tǒng)腐蝕, 對(duì)材料性能要求高;回收物質(zhì)的含水量較高 , 解吸易于水解的污染物 (如鹵代烴 )時(shí)會(huì)影響回收物的品質(zhì) ;水蒸汽脫附后, 吸附系統(tǒng)需要較長(zhǎng)時(shí)間的冷卻干燥才能再次投入使用, 還存在冷凝水二次污染的問(wèn)題 。與水蒸汽解吸相比, 熱氣體解吸的冷凝水二次污染很少 , 回收到的**物含水量低 (對(duì)于水溶性的**物較 顯優(yōu)勢(shì) ), 便于進(jìn)一步精制回收 , 再生干燥 、 冷卻時(shí)間短 , 對(duì)吸附系統(tǒng)材料要求較低。熱氣體脫附的缺點(diǎn)是氣體熱容量較小, 氣體熱交換所需面積相對(duì)較大, 如果直接采用熱空氣解吸, 可能存在一定的危險(xiǎn)性 , 而且氧的存在會(huì)影響回收物質(zhì)的品質(zhì) , 所以需要控制再生氣體中氧的含量 , 增加回收費(fèi)用 。 一些學(xué)者對(duì)熱氣體解吸提出了改進(jìn):2002年 Reiter 提出再生蒸氣與待吸附污染氣流順流的方法以提高脫附效率、 延長(zhǎng)活性炭的使用壽命, 并采用周邊空氣而非傳統(tǒng)的凈化后氣體作為干燥用氣[ 32] 。 Flink 采用空氣、 惰性氣體混合氣體進(jìn)行循環(huán)解吸[ 33] 。

 2.2 溶劑置換法 

以藥劑洗脫和**臨界流體再生法為代表, 通過(guò)改變吸附組分的濃度 , 使吸附劑解吸 , 然后加熱排除溶劑 , 使吸附劑再生。藥劑洗脫法適用于脫附高濃度、 低沸點(diǎn)的**物, 使吸附質(zhì)與適宜的化學(xué)藥品反應(yīng) , 讓活性炭再生, 針對(duì)性較強(qiáng) , 往往一種溶劑只能脫附某些污染物, 應(yīng)用范圍較窄。所用**溶劑價(jià)格高 、 有些具有毒性, 會(huì)帶來(lái)二次污染 , 活性炭再生不徹底 , 易堵塞活性炭的微孔, 多次再生后活性炭的吸附性能明顯降低 。**臨界流體再生法 以**臨界流體作為溶劑, 將吸附在活性炭上的**污染物溶解于**臨界流體之中 , 再利用流體性質(zhì)與溫度和壓力的關(guān)系 , 將**物與**臨界流體分離 , 達(dá)到再生目的 , 一般使用CO2作為萃取劑。 1979 年 , Modell**采用**臨界 CO2從活性炭上再生酚 , 該法操作溫度低 , 不改變吸附物的物理、 化學(xué)性質(zhì)和活性炭的原有結(jié)構(gòu) , 活性炭基本無(wú)損耗 , 便于收集污染物, 有利于吸附質(zhì)的重新利用 , 切斷二次污染 , 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作 , 再生設(shè)備占地小, 能耗少 。但是, 該法所研究的**污染物十分有限 , 難以證明應(yīng)用的廣泛性[ 34] 。 

2.3 電熱解吸法 

Fabuss和 Dubois在1970年利用吸附材料的導(dǎo)電性, 向吸附飽和后的吸附劑施加電流, 利用焦耳效應(yīng)生熱, 為解吸提供能量。目前, 有兩種方式產(chǎn)生電流 :電極直接產(chǎn)生電流和電磁感應(yīng)間接產(chǎn)生電流 。與傳統(tǒng)變溫解析法相比, 電熱解吸法再生氣體流量可以減少10% ～ 20%, 效率高 , 能耗低, 處理對(duì)象所受局限較少 。但是直接加熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱點(diǎn) , 影響吸附床層溫度的控制 , 難以放大 , 另外電極布置連接和絕緣方面還有待進(jìn)一步深入研究[ 35] 。 

2.4 微波脫附法

活性炭可以吸收微波能量用于解吸吸附質(zhì)。微波加熱速度快 , 只需常規(guī)方法的1/100 ～ 1/10的時(shí)間就可以完成 , 且加熱均勻, 只對(duì)吸收微波的物料有加熱效應(yīng), 能耗低, 設(shè)備、 操作簡(jiǎn)單 , 再生效率高, 便于自動(dòng)控制 , 但是由于微波加熱過(guò)程是封閉的, 脫附物質(zhì)不能及時(shí)排除, 對(duì)再生效果會(huì)產(chǎn)生一定影響。 Ania等分別用2450MHz的微波和傳統(tǒng)電 熱法對(duì)吸附苯酚飽和的活性炭進(jìn)行再生 , 發(fā)現(xiàn)微波可以顯著縮短解吸時(shí)間, 且活性炭吸附容量損失少[ 36] 。寧平等運(yùn)用微波輻照再生吸附有甲苯廢氣的活性炭 , 并對(duì)解吸氣進(jìn)行冷凝, 甲苯回收率達(dá)60%以上[ 37] , 接近化學(xué)純。王寶慶用微波解吸再 生負(fù)載乙醇活性炭, 3 ～ 4min后脫附率達(dá) 90%以 上[ 34] 。

 2.5 超聲波再生 

不同學(xué)者對(duì)超聲波解吸的機(jī)理有不同的解釋 : Yu、 B?ssler、 Hamdaoui等認(rèn)為是聲空穴產(chǎn)生的高 速微型射流和高壓沖擊波導(dǎo)致吸附質(zhì)解吸 , Breit- bach等認(rèn)為是超聲波的熱效應(yīng)加速吸附質(zhì)的解吸 。 我國(guó)學(xué)者認(rèn)為超聲波與不同相界面或其他超聲波波 峰相遇時(shí) , 會(huì)產(chǎn)生巨大的壓縮力, 隨著波的反彈形 成一個(gè)個(gè)微小的 “空化泡 ”, “空化泡” 爆裂時(shí)爆 炸點(diǎn)的溫度和壓力陡然上升, 可以將能量傳遞給被吸附物質(zhì) , 加劇其熱運(yùn)動(dòng), 從吸附劑表面脫離。由 于超聲波只是在局部施加能量 , 因而能耗較小, 炭損失小, 工藝設(shè)備簡(jiǎn)單 。 Hamdaoui的研究結(jié)果表明超聲波可以顯著提高 p-氯苯的解吸速率, 在 21 到 800kHz的范圍內(nèi), 解吸速率隨著頻率的升高而加快 , 且在超聲波到達(dá) 38.3W之前 , 活性炭的穩(wěn)定性未受到影響[ 38] 。

 

3 VOCS的冷凝

 

利用 VOCS在不同溫度和壓力下具有不同飽和蒸氣壓的性質(zhì), 降低系統(tǒng)溫度或提高壓力, 使VOCS從廢氣中分離 , 特別適用于回收氣量小 、 濃度高 (≥1000ppm)、 沸點(diǎn)** 38℃的**蒸汽 。 該法設(shè)備和操作條件比較簡(jiǎn)單 , 回收物質(zhì)的純度較 高, 但是傳統(tǒng)冷凝法一般采用水作為冷卻劑 , 由于水與環(huán)境溫度相差不大 , 故只適用于回收高濃度 、 高沸點(diǎn)的VOCS, 若要回收低沸點(diǎn) 、 低分子量的**物 , 則需對(duì)水進(jìn)行降溫 , 增大了能耗和運(yùn)行費(fèi) 用[ 39] 。

近年來(lái)又出現(xiàn)半導(dǎo)體制冷和液氮冷凝等新型冷卻法 , 它們體積小、 制冷*、 冷量調(diào)節(jié)范圍寬 、 無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及冷熱轉(zhuǎn)換快, 應(yīng)用前景廣闊。謝蘭英等使用半導(dǎo)體制冷器對(duì)三種VOCS進(jìn)行冷凝實(shí)驗(yàn) , 只需 1.5min就可以把 115℃的VOCS氣體冷卻至 -10℃[ 40] 。 VineetKGupa等人對(duì)雙組分 VOCS 混合氣體進(jìn)行了液氮冷凝, 結(jié)果表明該法可以適應(yīng) VOCS濃度的大范圍變化, 將 VOCS的排放濃度降低 到 ppbv級(jí), 且使用后的氮蒸氣可用于其它工藝[ 41] 。

 

4 總 結(jié)

 

從目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可以預(yù)測(cè) :

 4.1 正如美國(guó) EPA所指出的 , 活性炭吸附是去除 VOCS “可采用的較好技術(shù) ”。特別是活性炭固定床 吸附變溫再生技術(shù)適合我國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)、 技術(shù)水平 , 且回收純度高 , 將成為未來(lái)發(fā)展的主流。設(shè)計(jì) 、 制造具有較佳吸附性能或滿足特定需求的新型活性炭 , 尋找行之有效的活性炭表面改性方法 ;加強(qiáng)對(duì)活性炭吸附過(guò)程影響因素的研究 , 提高吸附效率 ;強(qiáng)化 VOCS吸附分離過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬和智能控制, 實(shí)現(xiàn)吸附與脫附的連續(xù)操作, 將是近期主要的研究課題 。

 4.2 活性炭流化床傳質(zhì)阻力小 、 處理氣量大 , 傳熱好, 若能解決床層返混 、 設(shè)備磨損等問(wèn)題, 就可以得到廣泛的應(yīng)用。 

4.3 微波、 超聲波等新興解吸脫附方式可以顯著降低吸附分離過(guò)程的能量消耗 , 也是未來(lái)的一個(gè)研 究熱點(diǎn) 。 

4.4 開(kāi)發(fā)匯集冷凝、 吸收 、 膜分離 、 變壓吸附等工藝的組合流程 , 揚(yáng)長(zhǎng)避短, 也將成為VOCS回收技術(shù)的趨勢(shì) 。




所屬類別： 行業(yè)新聞


西安聚能儀器有限公司專注于CEMS,**低排放監(jiān)測(cè),VOCs揮發(fā)性**物監(jiān)測(cè)等

• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 煙氣在線監(jiān)測(cè)紅外和紫外區(qū)別

  近兩年隨著環(huán)保風(fēng)暴的加大，煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)這個(gè)詞也進(jìn)入到人們的視野當(dāng)中，產(chǎn)品的多樣化也使得大家不知道該如何去選擇，現(xiàn)在給大家列舉一下常見(jiàn)的紅外線雙波長(zhǎng)測(cè)量法和紫外差分吸收光譜法的性能對(duì)比：測(cè)量原理紅外線雙波長(zhǎng)測(cè)量法：在被測(cè)氣體的主吸收峰上，選取兩個(gè)不同波長(zhǎng)，以這兩個(gè)波長(zhǎng)的吸收系數(shù)差值和吸收度差值的比值來(lái)分析計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的濃度。紫外差分吸收光譜：?紫外光照射到由SO2、NO2等異原子組成的

• 電捕焦油器中煤氣氧含量分析儀（電化學(xué)、 磁氧、 激光）

  產(chǎn)品介紹：煤氣生產(chǎn)過(guò)程中， 煤氣中含有雜質(zhì)， 比如： 焦油、 粉塵等。 煤氣在通過(guò)電捕焦油器的過(guò)程中就需要分析煤氣中的氧氣濃度， **過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定就要把電捕焦油器電源切斷， 如果不切斷就會(huì)造成安全事故， 所以煤氣爐電捕焦油器煤氣氧含量分析儀至關(guān)重要。 西安聚能儀器有限公司研發(fā)、 生產(chǎn)煤氣含氧分析儀系統(tǒng)。電捕焦油器中煤氣氧含量分析儀（電化學(xué)、 磁氧、 激光）電捕焦油器中煤氣氧含量分析儀捕集煤氣中焦油霧的

• CEMS煙氣分析系統(tǒng)及其采樣方式概述

  ?CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的縮寫(xiě),是指對(duì)大氣污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物進(jìn)行濃度和排放總量連續(xù)監(jiān)測(cè)并將信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)街鞴懿块T的裝置,被稱為“煙氣自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)”。CEMS分別由氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理與通訊子系統(tǒng)組成。氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)氣態(tài)污染物SO2、NOx等的

• 水泥 C1 一級(jí)筒預(yù)熱器出口氣體分析儀系統(tǒng)

  產(chǎn)品簡(jiǎn)介：TR-9100 系統(tǒng)水泥窯氣體分析系統(tǒng)為西安聚能儀器有限公司生產(chǎn)， 方案是為水泥廠安全運(yùn)行而專門設(shè)計(jì)的氣體成分分析安全連鎖裝置。 針對(duì)我國(guó)水泥廠惡劣的工況條件， 采用西安聚能儀器有限公司成熟的分析控制技術(shù)和取樣預(yù)處理技術(shù)， 進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上而提供的方案。 特別是采用技術(shù)創(chuàng)新的維護(hù)量微小的取樣探頭， 較加適合我國(guó)水泥高塵的惡劣工況條件。系統(tǒng)的原理、 功能：TR-9100 型氣體分析系