低浓度VOCs吸附浓缩材料-活性炭和分子筛

  当前对低浓度、大风量VOCs处理技术主要有间隙式吸附-脱附-催化燃烧技术,和连续式吸附-脱附-催化燃烧技术。间隙式吸附-脱附-催化燃烧技术通常是活性炭浓缩-催化燃烧技术;连续式吸附-脱附-催化燃烧技术通常是分子筛转轮浓缩-催化燃烧技术。低浓度VOCs的浓缩的核心材料是吸附材料,吸附材料也称吸附剂,是一种能有效从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附材料应具有大的比表面、适宜的孔结构及表面结构;对VOCs有强烈的吸附能力;不与VOCs和介质发生化学反应。

  常见的吸附材料有:活性炭、硅胶、氧化铝、分子筛、天然黏土等。这些吸附材料中最具代表性的是活性炭,吸附性能相当好,用于VOCs吸附、防毒面具、水体净化等等。活性炭和分子筛是最为常用的吸附材料,广泛用于低浓度VOVs的浓缩技术上。活性炭主要用于间隙式吸附-脱附;分子筛主要用于连续式吸附-脱附(如转轮技术)。

  活性炭由于原料来源、制造方法不同,有上千个品种。以木质活性炭为例,有木屑、木炭为原料的活性炭;椰子壳、核桃壳、杏核壳等为原料的果壳活性炭;褐煤、泥煤、烟煤、无烟煤等为原料的煤质活性炭;沥青等为原料的沥青基球状石油类活性炭;废炭为原料进行再活化处理的再生活性炭。还有活性炭纤维。活性碳纤维是经过活化的含碳纤维。活性炭可以做成各种形状,如粉末活性炭、颗粒活性炭、蜂窝活性炭。虽然都称为活性炭,不同活性炭的制作成本,比表面积,表面极性差别很大,直接影响对VOCs吸附性能。水蒸汽对VOC吸附有抑制作用,随着湿度增大,VOCs的吸附能力下降。

  沸石分子筛是一类具有均匀微孔,主要由硅、铝、氧及其它一些金属阳离子构成的吸附剂,其孔径与一般分子大小相当。由于分子筛由氧化硅和氧化铝组成,所以不会燃烧,性质稳定。分子筛种类繁多,性质不同,常见的有5A分子筛、Y分子筛、USY分子筛、ZSM-5分子筛、b分子筛、13X分子筛等等。

  选择吸附材料时应关注如下问题:

  1.吸附材料的性质与材料的种类、制备方法等因素有关,选择吸附材料时应关注饱和吸附量,穿透曲线,脱附温度等。

  2.由于工业VOCs的成分非常复杂,不管是活性炭还是分子筛对不同有机物的吸附性质差别具大,一般来说对分子量小、沸点低的有机物吸附较差。由于吸附过程组分间的竞争和置换作用的存在,使得吸附能力强的VOC影响吸附能力弱的VOC的吸附。

  3.工业VOCs中高沸点、难脱附物质的存在影响吸附材料的热再生,高沸点物质在吸附材料孔道的累积,将影响吸附材料的吸附性能。

  4.使用活性炭吸附,热脱附时应防止活性炭的燃烧。对于安全等级较高的区域,建议使用分子筛。

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