活性炭和分子篩處理VOCs氣體比較

來源:美源凈水 時間:2017-11-08 點擊次數:

    通過對活性炭和沸石分子篩的表征和動態吸附/脫附實驗,探索2類吸附材料固定床工藝用于非連續、非穩定類型的大風量、低濃度揮發性有機物(VOCs)排放控制的應用前景。結果表明:沸石分子篩孔徑分布較為集中,約在0.8nm,比表面積為393.76m~2˙g~(-1);活性炭孔徑分布具有廣譜性,微孔集中在1~2nm之間,比表面積為1026.71m~2˙g~(-1)。活性炭對二甲苯的平衡吸附量總體高于沸石分子篩,其平衡吸附容量隨氣相平衡濃度和溫度的波動要大于沸石分子篩。動態吸附穿透實驗結果顯示沸石分子篩單位傳質區長度的平均傳質速率是活性炭的約1.42~1.66倍。相同吸附和脫附溫度條件下,活性炭的工作容量要大于沸石分子篩。沸石分子篩在210℃時基本脫附徹底,且可得到48倍以上的濃縮脫附氣體。50次的吸附、脫附重復實驗對沸石分子篩的性能影響不大。沸石分子篩作為吸附材料脫附單位質量的二甲苯所需能耗是活性炭的2.9~4.2倍。活性炭和沸石分子篩可采用不同的工藝方式應用于低濃度、大風量、非穩定排放的VOCs氣體的凈化。

    近年來,揮發性有機化合物(VOCs)的經濟有效控制已成為環保工作的熱點[1-3]。大氣中VOCs的來源很多,其中工業源包括石油化工、包裝印刷、紡織印染、輕工、涂裝和精細化工等行業,其生產工藝過程都會排放出大量的VOCs氣體[4-6]。目前很多工藝產生VOCs廢氣的特點為大風量、低濃度,且很多為間歇性排放,無處理直接排放已無法滿足日趨嚴格的排放標準要求。活性炭吸附、熱空氣脫附加催化燃燒工藝在早期排放要求不高、處理對象以沸點較低的有機物為主的情景下,在處理凈化大風量、低濃度有機氣體的場合得到不少應用[7],但在處理一些沸點較高的有機污染物或為了提高凈化效率而將熱脫附空氣溫度提高至120℃以上時,存在較大的安全隱患。近年來,沸石轉輪因安全性好而在低濃度、大風量排氣場合取得了較多的應用[8-11],但從技術經濟的角度,沸石轉輪更適合于連續排放、濃度相對穩定的有機氣體排放的控制。

    相對于轉輪類工藝,固定床吸附對于間隙排放,且污染物濃度波動較大的排氣,其穩定達標性更好。本研究以二甲苯為實驗對象,通過顆粒活性炭和顆粒沸石分子篩對低濃度有機氣體的吸附/脫附性能實驗,結合吸附劑的表征結果,討論比較2類吸附劑的特點,探索2類吸附劑組成的固定床應用于非連續,非穩定類型的大風量、低濃度有機物污染氣體的凈化前景。

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