着进口浓度的增加而增大,随着气体流速的提高而减小,活性炭吸附法最适于处理VOCs浓度为GUPTA等[55]通过研究颗粒活性炭对和的吸附行为后,建立数学模型,发现该模型可以通过流速、床高和入口浓度来确定穿透时间。梅磊等[56]采用固定床反应器实验考察了不同温度和表观气速下GH-8活性炭对低浓度萘的吸附行为可用Yoon-Nelson模型描述。增大气相主体压力,即增大了吸附质的分压,有利于吸附,压力降低有利于解析,低分压的气体比高分压气体更易吸附[57]。湿度能显著影响活性炭对VOCs的吸附性能,高华生等[58]研究发现当气体湿度大于50时,对吸附的抑制作用显著增强,特别是对低浓度的VOCs影响非常显著活性炭在处理烷类非水溶性VOCs时,气体中水分的含量对吸附效果有很大的影响,甚至能够使烷脱附;而对于乙醇类水溶性VOCs,水分的影响并不大,这与乙醇有较大极性且与水能混溶有关。工业排放的有机废气往往含有多种组分,多组分VOCs在活性炭上吸附时,各组分间会发生竞争吸附。一种组分的存在,常常会对另一种组分有,吸附过程还存在置换作用。TEFERA等[60]建立二维数学模型研究固定床吸附器上多组分VOCs的吸附竞争,该模型可以准确的预测多组分混合物间的吸附竞争和吸附平衡。曹利等[61]研究了VOCs在活性炭上的二元吸附过程,发现高沸点组分能置换低沸点组分,二元体系的吸附量较同等条件时的单组分吸附量均有不同程度的降低。
4、结语
活性炭吸附法是工业中最为广泛使用的VOCs治理方法,但活性炭在实际应用中还存在一些问题,如吸附容量不高、吸附后活性炭的再生能力差、吸附性能受水气等环境因素影响较大等。为了进一步优化活性炭的吸附性能,要加强对活性炭吸附过程影响因素的研究,寻找行之有效的活性炭孔结构调控和表面改性方法,开发具有更佳吸附性能或满足特定需求的高效吸附材料(如特种用途活性炭、高强度活性碳纤维、活性碳布等)。在综合考虑活性炭吸附治理VOCs的影响因素的础上,改进和研制VOCs回收及综合利用设备,设计的工艺操作条件,使活性炭在VOCs的治理方面得到更广阔的应用。
5、展望
随着最严《环保法》的施行,以及社会各界对污染的广泛关注,环保行业市场,尤其是VOCs治理市场将会受益。可以预见未来VOCs的治理工作将会得到发展,VOCs治理技术水平将会不断提升,VOCs治理产业也将进入增长的发展时期。活性炭吸附法是治理VOCs最广泛应用的方法,未来用于VOCs治理的活性炭需求量将不断加大,对活性炭的品种、性能将会有更高的要求。相比于传统活性炭治理技术,多种VOCs治理技术的耦合使用,将是今后治理VOCs废气的一个大趋势。比如采用变温-变压吸附技术、膜分离-变压吸附技术、吸附浓缩-冷凝回收技术和吸附浓缩-催化燃烧技术等治理VOCs废气,实现低能耗下VOCs的彻底处理;根据VOCs自身溶解度、沸点等特性,选择变温吸附或变压吸附进行溶剂的回收等。以活性炭吸附法为主的VOCs回收及综合利用设备的开发也是以后研究的重点。如储油库、加油站等储油场所活性炭油气回收系统的改进和开发,油罐车、油轮等运输工具使用的移动式小型油气回收系统的改进和开发,餐饮服务业使用的具有油雾回收功能的油烟抽排装置的研制开发,都将是未来活性炭应用研究的热点。同时开发高效实用的吸附性能强的活性炭,解决对汽油、石脑油、煤油等高发性有机液体和、、二等危险化学品的回收问题,也仍然需要不断深入的研究。
研究工作表明,活性炭的结构与石墨类似,是由微小的晶片所构成,晶片的厚度只有几个碳原子厚,直径为微米,而且排列很不规则,具有很多具有分子一般大小的大量开口孔穴的侧壁。因此活性炭是具有发达的细孔结构和巨大吸附表面机的活性物质,它是Au(CN)-良好的吸附剂。活性炭的细孔结构很复杂,由直径介于的微孔和直径大于1000的大孔及介于的过渡孔组成,细孔结构是影响活性炭吸附特性的主要因素。
活性炭表面积是决定其吸附能力的重要指标,通常可用比表面积(米2/克)来表示,活性炭的表面积由颗粒的外表面和由细孔构成的内表面两部分组成,比较起来,由细孔结构构成的内表面积具有极大的面积比例(大于,因而对活性炭的吸附特性更具有决定性作用,研究测定,活性炭的比表面积很大,一般为米2/克,某些甚至高达米2/克。
在提金生产中,要求使用的活性炭必须具有较高的硬度和耐磨性,而吸附活性与耐磨性往往是相互矛盾的。生产实际中往往根据试验与经验来确定使用何种活性炭。
2活性炭的吸附过程
由Au(CN)-向炭粒表面的外扩散,向炭粒内部的内扩散和吸附三个步骤来完成。
3、影响活性炭吸附的因素
3.1、活性炭的类型
椰壳炭与杏核炭的吸附特性远优于煤质炭和焦质炭。
3.2、吸附设备结构
常见吸附槽有轴流式和径流式良种,比较而言,轴流式槽的阻力较小,死区也小,炭磨损率也低,尤其是采用双叶轮时更加明显。
3.3、矿浆性质指矿浆的粒度特性、浓度和粘度、有机物含量、矿浆的PH值等。
矿浆的粒度特性是指矿浆中常含有一些大于级间筛筛孔尺寸的木屑或粗粒矿砂,将会造成级间筛筛孔的堵塞和载金炭的品位下降,另外,含木屑的载金炭的解吸率也不高。 矿浆浓度的大小主要影响矿浆比重和流动性,将直接影响活性炭的漂浮性和分布不平衡,不利于吸附,实践证明一般控制在较好。
矿浆粘度主要受细泥含量多少来决定,泥多,粘度大,流动性差,易造成级间筛的堵塞,同时浸出,吸附效果均不好。
矿浆中的有机物主要指木屑,油类物质、腐植酸、浮选剂等。它们可以被活性炭吸附,影响金的吸附率,并使活性炭中毒,给炭的活化再生带来困难。
3.4、吸附段数和底炭浓度
吸附段数与底炭浓度一般由试验和经验来确定,吸附断数一般为4~6段,底炭浓度则5~25克/升之间控制,采用逆流串炭(间断式和连续式两种)。
3.5、矿浆充气
矿浆充气量过大会降低金的浸出速度和活性炭对金的吸附,充气方式一般有中心充气和管道充气两种,时间证明轴内中心充气法更好。 4提炭设备和工艺操作
4.1、提炭设备
目前使用的是有涡轮泵、射流泵、空气混合室三种。