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分析六种因素对活性炭吸附VOCs效果的影响

2020-11-16

分析六种因素对活性炭吸附VOCs效果的影响1

1、活性炭孔隙分布对VOCs 吸附效果的分析

活性炭不同孔径的孔隙具有完全不同的吸附机理。其中微孔(<2nm)吸附基本符合微孔填充理论,即固体吸附剂表面存在位势场,邻近的VOCs 分子在场的作用下吸附在吸附剂表面;过渡孔吸附时除单分子层和多分子层吸附外,更主要的是通过毛细凝聚机理产生容积填充吸附;大孔吸附主要是多分子层吸附,符合BET 理论。此外,活性炭的孔径要和VOCs 的分子大小相匹配才能被有效吸附。在分子大小相匹配的情况下,活性炭孔径的分布越均匀、孔的形状越规则,则活性炭吸附效果越好。

梁晓怿等通过活性炭对甲醛气体的吸附试验,证明吸附效果与活性炭孔结构和甲醛分子的表面官能团密切相关:活性炭的微孔比表面积越大,其表面能越高,吸附效果越明显;若活性炭过渡孔比表面积大,则吸附达到平衡的时间短。

2、活性炭活化方式对VOCs吸附效果的分析

活性炭的活化按活化方式可分为物理活化和化学活化。其中物理活化是利用活性气体在较高温度下对活性炭进行弱氧化,常用水蒸气或CO2来活化活性炭。化学活化法是在一定温度下将活性炭浸渍在化学药品中对其表面进行改性,常用硝酸及其盐类。

R.R.Bansod 等利用不同原料和不同方法制备的活性炭对苯、二氯甲烷、四氯化碳等化合物进行吸附试验。结果表明,活性炭的制备材料和制作过程对活性炭吸附能力有显著影响。

3、对不同初始浓度VOCs吸附效果的分析

VOCs浓度对活性炭吸附效果有显著影响。一般情况下,VOCs初始浓度越大,其对活性炭的穿透时间和饱和时间越短。活性炭对高浓度VOCs 吸附的过程属于物理吸附,基本不用考虑化学吸附的影响,吸附效果主要取决于活性炭孔径的大小和数量;而对于低浓度VOCs 吸附的过程属于化学吸附,吸附效果主要取决于VOCs的化学性质。

袁文辉等进行了不同浓度的甲苯吸附试验。结果表明,不同浓度甲苯的10% 穿透吸附剂的时间与吸附质初始浓度的对数存在线性关系,即吸附质初始浓度越大,其透过吸附剂的时间越短,吸附质的吸附效果越好。

4、对不同分子量和极性VOCs吸附效果的分析

VOCs的分子量和极性对活性炭吸附效果有很大影响。一般情况下,若VOCs结构类似,其相对分子质量越大,则被吸附得越多;对分子质量和结构都相近的VOCs,则是不饱和性越大越易被吸附。

Yu-ChunChiang等利用不同原料制配的活性炭吸附苯、二氯甲烷、氯仿和四氯化碳4 种VOCs。结果表明,活性炭对苯的吸附效果更强,因为苯有较高的吸附热和较低的熵变。

5、不同组分VOCs吸附效果的分析

VOCs的组分不同,活性炭吸附的效果不同。因为VOCs各组分的吸附亲和力不同,在被活性炭吸附时会产生竞争效应。VOCs各组分在活性炭表面的吸附过程是一个吸附和解离的动态平衡过程,吸附能力强的VOCs组分先达到动态平衡,吸附能力弱的VOCs组分后达到平衡。

6、VOCs流量、吸附剂的填充密度对活性炭吸附效果的分析

VOCs流量、吸附剂的填充密度等对吸附质的吸附效果都有不同程度的影响。袁文辉 研究了用活性炭吸附苯系物的试验。结果表明,VOCs的流量加大会较快到达穿透点和吸附饱和点,吸附曲线斜率不变,使穿透曲线发生前移;吸附剂填充密度对吸附质穿透时间与饱和时间都有影响,吸附剂填充密度大有利于吸附。(来源:环保之家论坛)

 

 

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