低濃度VOCs吸附濃縮材料-活性炭和分子篩
當(dāng)前對低濃度、大風(fēng)量VOCs處理技術(shù)主要有間隙式吸附-脫附-催化燃燒技術(shù),和連續(xù)式吸附-脫附-催化燃燒技術(shù)。間隙式吸附-脫附-催化燃燒技術(shù)通常是活性炭濃縮-催化燃燒技術(shù);連續(xù)式吸附-脫附-催化燃燒技術(shù)通常是分子篩轉(zhuǎn)輪濃縮-催化燃燒技術(shù)。低濃度VOCs的濃縮的核心材料是吸附材料,吸附材料也稱吸附劑,是一種能有效從氣體或液體中吸附其中某些成分的固體物質(zhì)。吸附材料應(yīng)具有大的比表面、適宜的孔結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu);對VOCs有強(qiáng)烈的吸附能力;不與VOCs和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
常見的吸附材料有:活性炭、硅膠、氧化鋁、分子篩、天然黏土等。這些吸附材料中最具代表性的是活性炭,吸附性能相當(dāng)好,用于VOCs吸附、防毒面具、水體凈化等等?;钚蕴亢头肿雍Y是最為常用的吸附材料,廣泛用于低濃度VOVs的濃縮技術(shù)上?;钚蕴恐饕糜陂g隙式吸附-脫附;分子篩主要用于連續(xù)式吸附-脫附(如轉(zhuǎn)輪技術(shù))。
活性炭由于原料來源、制造方法不同,有上千個(gè)品種。以木質(zhì)活性炭為例,有木屑、木炭為原料的活性炭;椰子殼、核桃殼、杏核殼等為原料的果殼活性炭;褐煤、泥煤、煙煤、無煙煤等為原料的煤質(zhì)活性炭;瀝青等為原料的瀝青基球狀石油類活性炭;廢炭為原料進(jìn)行再活化處理的再生活性炭。還有活性炭纖維。活性碳纖維是經(jīng)過活化的含碳纖維。活性炭可以做成各種形狀,如粉末活性炭、顆粒活性炭、蜂窩活性炭。雖然都稱為活性炭,不同活性炭的制作成本,比表面積,表面極性差別很大,直接影響對VOCs吸附性能。水蒸汽對VOC吸附有抑制作用,隨著濕度增大,VOCs的吸附能力下降。
沸石分子篩是一類具有均勻微孔,主要由硅、鋁、氧及其它一些金屬陽離子構(gòu)成的吸附劑,其孔徑與一般分子大小相當(dāng)。由于分子篩由氧化硅和氧化鋁組成,所以不會(huì)燃燒,性質(zhì)穩(wěn)定。分子篩種類繁多,性質(zhì)不同,常見的有5A分子篩、Y分子篩、USY分子篩、ZSM-5分子篩、b分子篩、13X分子篩等等。
選擇吸附材料時(shí)應(yīng)關(guān)注如下問題:
1.吸附材料的性質(zhì)與材料的種類、制備方法等因素有關(guān),選擇吸附材料時(shí)應(yīng)關(guān)注飽和吸附量,穿透曲線,脫附溫度等。
2.由于工業(yè)VOCs的成分非常復(fù)雜,不管是活性炭還是分子篩對不同有機(jī)物的吸附性質(zhì)差別具大,一般來說對分子量小、沸點(diǎn)低的有機(jī)物吸附較差。由于吸附過程組分間的競爭和置換作用的存在,使得吸附能力強(qiáng)的VOC影響吸附能力弱的VOC的吸附。
3.工業(yè)VOCs中高沸點(diǎn)、難脫附物質(zhì)的存在影響吸附材料的熱再生,高沸點(diǎn)物質(zhì)在吸附材料孔道的累積,將影響吸附材料的吸附性能。
4.使用活性炭吸附,熱脫附時(shí)應(yīng)防止活性炭的燃燒。對于安全等級較高的區(qū)域,建議使用分子篩。