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你真的了解活性炭吸附嗎

文章出處:未知 人氣:發表時間:2019-01-27 16:10
你真的了解活性炭吸附嗎
對于"活性炭吸附"這個名詞想必大家都不陌生,自從2018年開始征收《環境保護稅》以來,不僅是和環保緊密相連的相關人士對環保產品有了一定的了解,就連普通民眾也對環保產品有了一定的認識,活性炭吸附裝置就是其中的一款熱門產品。
活性炭吸附
活性炭吸附原理你真的了解嗎
活性炭是用木材、煤、果殼等含碳物質在高溫缺氧條件下活化制成,它具有巨大的比表面積(500-1700m2/g)。水處理過程中使用的活性炭有粉末炭和粒狀炭兩類。粉末炭采用混懸接觸吸附方式,而粒狀炭則采用過濾吸附方式。活性炭吸附法廣泛用于給水處理及廢水二級處理出水的深度處理。其主要優點是處理程度高,效果穩定。缺點是處理費用高昂。
活性炭用木屑、果殼、褐煤等含碳物質為原料,經碳化和活化制成。有粉狀(粒徑為10~50微米)和顆粒狀(粒徑為0.4~2.4毫米)兩種。通性是多孔,比表面積大。總表面積達每克500~1000㎡。主要性能參數是吸附容量和吸附速率。吸附容量是單位重量活性炭達到吸附飽和時能吸附的溶質量,和原料、制造過程及再生方法有關。活性炭吸附容量越大,所用活性炭量越省。吸附速率是指單位重量活性炭在單位時間內能吸附的溶質量。因活性炭吸附有選擇性,性能參數應由實驗測定。顆粒活性炭要有一定的機械強度和粒徑規格。活性炭在同溫同壓下,不同吸附劑對一定分子的吸附能力有所不同。活性炭不斷吸附水中溶質和有機廢氣,直到吸附平衡即溶質濃度不再改變時為止。
活性炭是經過活化處理后的碳,其具備比表面積大,孔隙多的特點,使其具有較強吸附能力。顆粒碳比表面積一般可達700—1200m2/g,其孔徑大小范圍在1.5nm一5um之間。其活性炭吸附方式主要通過2種途徑:一是活性炭與氣體分子間的范德華力,當氣體分子經過活性炭表面,范德華力起主導作用時,氣體分子先被吸附至活性炭外表面,小于活性炭孔徑的分子經內部擴散轉移至內表面,從而達到吸附的效果,此為物理吸附;二是吸附質與吸附劑表面原子間的化學鍵合成,此為化學吸附。活性炭吸附一般適用于大風量、低濃度、低濕度、低含塵的有機廢氣。
活性炭吸附
工業上常用的活性炭吸附箱、活性炭吸附凈化裝置常用于有機廢氣(VOC)的深度凈化或高價有機溶劑回收。以大比表面積、高吸附性能的活性炭作為吸附劑,吸附凈化有機廢氣,排出干凈的空氣。當活性炭達到飽和臨界狀態時,采用水蒸汽或者惰性氣體進行解吸再生,再生的活性炭繼續使用,而解吸出來的有機廢氣,實際是濃縮了的有機廢氣流,如果有回收價值,可進一步做回收處理;如果沒有回收價值,一般通過RCO催化燃燒進行凈化處理。
目前比較常用的是利用活性炭吸附效率高和催化燃燒使活性炭脫附從而進行重復使用的組合設備,即活性炭吸附濃縮催化燃燒RCO設備。其原理為先將有機廢氣用活性炭吸附,當快達到飽和時停止吸附,然后用熱氣流將有機物從活性炭上脫附下來使活性炭再生;脫附下來的有機物已濃縮(濃度較原來提高幾十倍)并送往催化燃燒室催化燃燒成二氧化碳及水蒸汽排出。當有機廢氣的濃度達到2000mg/m³以上時,有機廢氣在催化床可維持自燃,不用外加熱。燃燒后的尾氣一部分排入大氣,大部分被送往吸附床,用于活性炭再生。這樣可滿足燃燒和吸附所需的熱能,達到節能的目的。再生后的可進入下次吸附;在脫附時,凈化操作可用另一個吸附床進行,既適合于連續操作,也適合于間續操作。
活性炭吸附效率到底怎么樣
影響活性炭吸附效率和使用壽命的主要因素有:污染廢氣的種類和濃度,廢氣氣流的溫度、壓力、相對濕度、滯留時間等。
活性炭吸附能力主要是受其本身的比表面積、孔隙大小、分子間力、化學鍵合成等因素影響;而在實際應用中,對活性炭吸附裝置的設計,關鍵是活性炭的過濾面積、過濾風速、活性炭的層厚。
活性炭吸附裝置過濾風速在《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》(HJ2026—2013)中,可以查到固定床吸附,采用顆粒狀吸附劑氣體流速宜低于0.6m/s,采用纖維狀吸附劑氣體流速宜低于0.15m/s,采用蜂窩狀吸附劑氣體流速宜低于1.2m/s;過濾面積即可根據處理風量和過濾風速計算得出。
活性炭吸附
活性炭吸附裝置碳層厚度的設計,就需要結合廢氣的產生濃度、去除效率、活性炭的更換時長等因素進行。一般會采用2種方式計算碳層厚度:一是,根據活性炭需要的更換周期,來確定活性炭的總的裝填量,之后再根據過濾面積計算碳層厚度;二是,在考慮吸附箱尺寸大小、碳層風阻、過濾風速的情況下,依照經驗直接選定一個厚度值。
以上設計基于活性炭吸附的速率為一個恒定值或者無限大到可忽略不計的情況下設計的。而實際中吸附速率目前還不能有效計算出,不同的碳、不同的過濾風速、不同的風壓等等,都會影響碳層的速率吸附速率。
廢氣活性炭吸附適用于什么行業場合
活性炭吸附適用于涂裝、印刷、機電、家電、制鞋、塑料及各種化工車間里揮發或泄露出的有害有機廢氣的凈化及臭味的消除,較適用于較低濃度的、不宜直接燃燒或催化燃燒和吸附回收處理的有機廢氣,尤其是對大風量低濃度的處理場合,均可獲得滿意的經濟效益和社會效益。
如果是間歇排放的有機廢氣,一般選用一個活性炭吸附床即可:如果是連續排放的有機廢氣,要裝置兩個或兩個以上活性炭吸附箱,輪流交替吸附、脫附。對高溫有機廢氣流先冷卻干燥后,再吸附濃縮凈化。
廣泛應用于各種工業有機廢氣處理,例如印刷有機廢氣處理、噴漆有機廢氣處理、造紙廠有機廢氣排氣處理、鍍膜加工廢氣處理、各種電子廠排氣凈化處理、半導體廠排氣凈化處理、鋰電池廠的廢氣凈化處理、以及大型研究設施的通風櫥排氣凈化處理等等。
活性炭吸附可凈化的有機廢氣種類:苯類、醇類、酮類、酯類、汽油類等有機廢氣。活性炭吸附可用于低濃度、大風量的有機廢氣凈化;同時也可以用于高濃度、間歇排放的有機廢氣凈化。
用活性炭吸附甲醛
活性炭吸附甲醛凈化空氣的原理是依靠其活性炭自身發達的孔隙結構和表面積,可以很大程度的接觸到周圍空氣,被動吸附一些污染物到自己的孔隙中,所以說活性炭的表面越大、孔徑結構越發達吸附能力就越強。另外活性炭的孔徑大小與能吸附什么分子量大小的一定關系,理論研究證明有害物質的分子量越大,越容易被活性炭吸附,如苯的分子量是78,甲醛的分子量是30,活性炭吸附苯的能力要比吸附甲醛的能力強,所以工業生產中活性炭多用于苯系物的吸附劑使用。類似材料類似材料有竹炭、木炭、納米活礦石等,都可用來吸附甲醛、TVOC、苯等有害氣體。

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