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有機廢氣治理之影響活性炭吸附效果的因素分析

VOCs有機廢氣處理方法現(xiàn)在主要有：物理法和生化法。其中物理法處理有機廢氣主要有吸附工藝、分離工藝，生化法處理有機廢氣主要有熱氧化工藝、催化燃燒工藝、生物氧化工藝、電暈工藝等。相比之下吸附法有著成本低、凈化效率高等優(yōu)勢一直是有機廢氣處理工藝中最為常用的處理工藝，活性炭亦是最常用的吸附材料。

所謂的吸附是指當(dāng)有害氣體與多孔吸附劑碰撞接觸時，有害物質(zhì)被吸附劑的內(nèi)、外表面產(chǎn)生積蓄的現(xiàn)象。目前市面上最常用的吸附劑主要有各類活性炭、活性硅膠、氧化鋁等。有害氣體能否通過吸附劑進行有效凈化主要取決于吸附劑的吸附效果，所以在吸附劑吸附效果的選擇上尤為重要，活性炭作為目前為止VOCs有機廢氣吸附劑主要有以下特點：
(1) 活性炭孔徑分布廣泛、空隙率高和比表面積大等優(yōu)點；
(2)活性炭的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能在較大的酸堿范圍內(nèi)使用，具有一定的催化活性；
(4) 活性炭的疏水性使它對揮發(fā)性有機廢氣有著較強的吸附能力，即使在濕度較大的環(huán)境下也能始終保持較強的吸附性能。

活性炭孔經(jīng)及空隙分布對VOCs有機廢氣的吸附效果分析
活性炭不同孔徑的孔隙具有完全不同的吸附特性。其中活性炭微孔(<2nm)吸附基本符合微孔的填充理論，即固體吸附劑表面存在位勢場，鄰近的VOCs 有機廢氣分子在場的作用下吸附在活性炭表面;過渡孔(2nm 至100nm)吸附時除單分子層和多分子層吸附外，更主要的是通過毛細凝聚機理產(chǎn)生容積填充吸附;大孔(>100nm)吸附主要是多分子層吸附，符合BET 理論。此外活性炭的孔徑要和VOCs有機廢氣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況下，活性炭孔徑的分布越均勻、孔的形狀越規(guī)則那么活性炭吸附效果就越好。
通過活性炭對甲醛氣體的吸附試驗證明吸附效果與活性炭孔結(jié)構(gòu)和甲醛分子的表面官能團密切相關(guān)：活性炭的微孔比表面積越大，其表面能越高，吸附效果越明顯;若活性炭過渡孔比表面積大，則吸附達到平衡的時間短。
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活性炭的活化方式對VOCs有機廢氣吸附效果的分析
活性炭的活化方式可分為物理活化和化學(xué)活化。其中物理活化是利用活性氣體在較高溫度下對活性炭進行弱氧化，常用水蒸氣或CO2來活化活性炭?；瘜W(xué)活化法是在一定溫度下將活性炭浸漬在化學(xué)藥品中對其表面進行改性，常用硝酸及其鹽類。
R.R.Bansod 等利用不同原料和不同方法制備的活性炭對苯、二氯甲烷、四氯化碳等化合物進行吸附試驗。經(jīng)過試驗結(jié)果表明活性炭的制備材料和制作過程對活性炭吸附能力有顯著影響。
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初始濃度不同的VOCS有機廢氣吸附效果的分析
VOCs有機廢氣的濃度對活性炭吸附效果有顯著影響。在一般情況下VOCs有機廢氣的初始濃度越大，其對活性炭的穿透時間和飽和時間越短?；钚蕴繉Ω邼舛萔OCs 吸附的過程屬于物理吸附，基本不用考慮化學(xué)吸附的影響，吸附效果主要取決于活性炭孔徑的大小和數(shù)量;而對于低濃度VOCs 吸附的過程屬于化學(xué)吸附，吸附效果主要取決于VOCs的化學(xué)性質(zhì)。
進行了不同濃度的甲苯吸附試驗。結(jié)果表明，不同濃度甲苯的10% 穿透吸附劑的時間與吸附質(zhì)初始濃度的對數(shù)存在線性關(guān)系，即吸附質(zhì)初始濃度越大，其透過吸附劑的時間越短，吸附質(zhì)的吸附效果越好。
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對不同分子量和極性VOCs吸附效果的分析
VOCs的分子量和極性對活性炭吸附效果有很大影響。一般情況下，若VOCs結(jié)構(gòu)類似，其相對分子質(zhì)量越大，則被吸附得越多;對分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)都相近的VOCs，則是不飽和性越大越易被吸附。
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 種VOCs。結(jié)果表明，活性炭對苯的吸附效果更強，因為苯有較高的吸附熱和較低的熵變。

不同成分組成的VOCs有機廢氣吸附效果的分析
VOCs有機廢氣的組成成分不同，活性炭吸附的效果業(yè)大不相同。因為VOCs有機廢氣各組成成分的吸附親和力不同，在被活性炭吸附時就會產(chǎn)生競爭效應(yīng)。VOCs各組成成分在活性炭表面的吸附和解離是在吸附過程中的一個動態(tài)平衡過程，吸附能力強的VOCs有機廢氣組成成分會先達到一個動態(tài)平衡的狀態(tài)而在吸附能力弱的VOCs有機廢氣組成成分則會后達到一個平衡狀態(tài)。

其他要素對活性炭吸附效果的分析
處了以上的一些因素外VOCs有機廢氣的流量、吸附劑的填充密度等對活性炭的吸附效果都有不同程度的影響。通過利用活性炭吸附苯系物的試驗表明，VOCs有機廢氣在流量加大的情況下會較快到達穿透點和吸附飽和點但吸附曲線斜率不變使穿透曲線發(fā)生前移，活性炭的填充密度對有機廢氣穿透時間與活性炭的飽和時間都有一定影響，活性炭的填充密度大有利于對有機廢氣的吸附。