我們在采用吸附法處理VOCs的工程中，常常會(huì)用到活性炭類吸附劑。因?yàn)榛钚蕴款愇絼儆诜菢O性吸附劑，與沸石分子篩、硅膠、活性氧化鋁等吸附劑相比，對(duì)于VOCs來說，它具有吸附物質(zhì)種類多、吸附容量大的特點(diǎn)，因此，在處理VOCs的工程上得到了廣泛的應(yīng)用。但是，由于活性炭種類繁多，在應(yīng)用活性炭類吸附劑時(shí)如何正確地選擇，是每個(gè)吸附器設(shè)計(jì)者必然面對(duì)的問題。

一、活性炭類吸附劑的分類

活性炭是許多具有吸附性能的碳基物質(zhì)的總稱?；钚蕴康脑鲜菐缀跛械暮嘉镔|(zhì)。如煤、木材、骨頭、果核、堅(jiān)硬的果殼（如椰殼、核桃殼等），以及廢紙漿、廢樹脂等，將這些含碳物質(zhì)在低于878K下進(jìn)行炭化，再用水蒸汽或熱空氣進(jìn)行活化處理（還有用氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣、磷酸來代替熱蒸汽作活化劑的），而得到活性炭。

活性炭的種類較多，按原料來源主要分三大類：煤質(zhì)炭、果殼類和木質(zhì)類。而按照活性炭的用途分，你就更多了。世界各國生產(chǎn)的活性炭品種多達(dá)數(shù)千種，幾十個(gè)牌號(hào)。用于處理VOCs的活性炭類吸附劑大致分為三類：顆?；钚蕴?、蜂窩活性炭和活性炭纖維。粉炭多用于水處理和液體的脫色處理。

二、活性炭吸附劑的特點(diǎn)

活性炭是一種非極性吸附劑，具有疏水性和親有機(jī)物的性質(zhì)，它能吸附絕大部分有機(jī)氣體，如苯類、醛酮類、醇類、烴類等以及惡臭物質(zhì)，因此，活性炭常被用來吸附有機(jī)溶劑和處理惡臭物質(zhì)。經(jīng)過活化處理的活性炭，比表面積一般可達(dá)500～1700m2／g，具有優(yōu)異和廣泛的吸附能力。炭分子篩是新近開發(fā)的一種孔徑均一的分子篩型活性炭新品種，孔徑一般在150nm以下，具有良好的選擇性吸附能力。

1、顆?；钚蕴?/span>

普通顆粒活性炭孔徑不均一，其中絕大多數(shù)為小孔，孔徑一般在15nm以下，除此之外，還有少量的中孔和大孔。正是由于活性炭的孔徑范圍寬，它適用于幾乎所有有機(jī)氣體的吸附，即使對(duì)一些極性吸附質(zhì)，仍然表現(xiàn)出了它的優(yōu)良的吸附能力，如在SO2、NOx、Cl2、H2S、CO2等有害氣體治理中，有著廣泛的用途。因此，在吸附操作中，活性炭是一種首選的優(yōu)良吸附劑。為了適應(yīng)一些大分子混合物的吸附處理，近些年又出現(xiàn)了以中孔為主的活性炭，這類活性炭在處理汽油、石腦油等這些含有大分子的混合尾氣中發(fā)揮出了它獨(dú)特的優(yōu)勢。

2、蜂窩活性炭

蜂窩活性炭是把粉末狀活性炭、水溶性粘合劑、潤滑劑和水等經(jīng)過配料、捏合后擠出成型，再經(jīng)過干燥、炭化、活化后制成的蜂窩狀吸附材料。蜂窩活性炭的吸附性能基本上等同于顆?；钚蕴?，與普通的顆?；钚蕴肯啾?，它的優(yōu)點(diǎn)是阻力小，適合處理大風(fēng)量的氣體。

3、活性炭纖維

活性炭纖維是利用超細(xì)纖維如粘膠纖維絲、酚醛或腈綸纖維絲等制成粘狀、布狀或繩狀，然后再經(jīng)過高溫（950℃以上）炭化—活化制成。比表面積達(dá)1000~2500 m2/g。同時(shí)，由于其微孔都開在纖維細(xì)絲表面，因而孔道極短，與顆?；钚蕴勘认嗖?/span>2~3個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，孔徑均一，絕大多數(shù)為特別適合氣體吸附的2nm左右的微孔，因而具有更大的有效比表面積。根據(jù)Langmuir吸附理論，吸附劑的吸附容量是和它的比表面積成正比的，據(jù)文獻(xiàn)介紹，它的吸附容量是普通顆?；钚蕴康?/span>1～40倍，吸附速率是顆?；钚蕴康?/span>10～100倍，又加

上孔道極短，使得活性炭纖維吸附和脫附速率高；同時(shí)，使得吸附床層內(nèi)不易積水。另外，活性炭纖維使用壽命長，在同等條件下，是普通顆粒活性炭的3～4 倍，大大延長了設(shè)備的使用壽命，相比之下，使設(shè)備的年均投資大為降低。因此，活性炭纖維在吸附VOCs工程中得到了廣泛的應(yīng)用。

三、處理VOCs工程中活性炭吸附劑的選擇

1、選擇原則

在VOCs處理中，對(duì)活性炭吸附劑選擇的原則是：根據(jù)所吸附的有機(jī)氣體的分子動(dòng)力學(xué)直徑去選擇具有合適孔徑的活性炭，其次再去考慮吸附劑的比表面積。目前在對(duì)活性炭吸附能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)中，給出了許多指標(biāo)，如吸苯率、碘值、CTC（四氯化碳值）、丁烷值等，筆者認(rèn)為，在所有指標(biāo)中，只有活性炭的比表面積才是最靠譜的，而其它的評(píng)價(jià)指標(biāo)都是在特定條件下測定的，而那些特定條件與你的具體工程實(shí)際很難一致，所以，那些指標(biāo)在選擇吸附劑時(shí)只能作為參考，而比表面積才是活性炭吸附能力的重要指標(biāo)。

這里還必須強(qiáng)調(diào)一下，活性炭的比表面積所指的是有效比表面積。由于活性炭的制備條件不同，造成了它里面的孔道不均勻，有些孔道的孔口過于狹窄，雖然孔道內(nèi)的尺寸較大，但是由于孔口較小，使得吸附質(zhì)分子無法進(jìn)入，因此，在活性炭比表面積概念中就出現(xiàn)了有效比表面積的概念。因此，當(dāng)你利用比表面積的指標(biāo)去選擇活性炭時(shí)，為了準(zhǔn)確選擇，建議大家最好對(duì)吸附劑的比表面積進(jìn)行一下實(shí)際測定（GB/T 7702.21-1997 煤質(zhì)顆粒活性炭試驗(yàn)方法--比表面積的測定 ）。

2、處理VOCs工程中，對(duì)三種活性炭吸附劑的選擇

（1）如果你的工程中所處理的有機(jī)物成分比較單一，確認(rèn)不含分子動(dòng)力學(xué)直徑超過2nm的大分子物質(zhì)，建議你最好選擇活性炭纖維作吸附材料。因?yàn)樗饺萘看?，吸附速度快，極易脫附，而且使用壽命長。在一些場合，采用水蒸氣脫附后，可以不用干燥，直接轉(zhuǎn)入吸附程序。尤其適用于中、高濃度廢氣的回收上，表現(xiàn)出很大的優(yōu)越性，尤以節(jié)能方面最為突出，在采用水蒸氣脫附時(shí)，它的蒸汽耗量只有普通顆?；钚蕴康?/span>20%-25%。

 在這里有必要提醒一句：活性炭纖維是吃“細(xì)糧”的，即它只適應(yīng)于分子動(dòng)力學(xué)直徑小于2nm的氣體的吸附。

（2）在處理混合的、而且成分比較復(fù)雜的有機(jī)氣體時(shí)，比如大量的包裝印刷行業(yè)、噴漆行業(yè)、涂布行業(yè)等產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，在作好前處理的前提下，建議采用普通顆粒活性炭，因?yàn)樗哂泻軐挼目讖?，能夠適應(yīng)多種分子動(dòng)力學(xué)直徑的有機(jī)分子的吸附。

（3）對(duì)于一些特大分子的混合物，如汽油、石腦油等，建議采用中孔活性炭作吸附材料。因?yàn)樗膬?nèi)部含有大量的中孔，可以適應(yīng)大分子的吸附。

（4）對(duì)于大風(fēng)量、低濃度的混合氣體，為了降低床層的阻力，建議最好采用蜂窩活性炭作為吸附材料，在吸附床層的設(shè)計(jì)上，盡可能地加大床層的面積，以降低氣流的流通阻力，從而達(dá)到降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。

四、結(jié)論

在采用吸附法處理VOCs的工程中，首選的吸附劑應(yīng)該是活性炭類吸附劑。而要想達(dá)到好的吸附效果又節(jié)能的目的，必須認(rèn)真研究所處理氣體的成分和其中物質(zhì)的氣體分子動(dòng)力學(xué)直徑，去選擇適合該種廢氣的活性炭吸附劑：

（1）若工程中所處理的有機(jī)物成分比較單一，確認(rèn)不含分子動(dòng)力學(xué)直徑超過2nm的大分子物質(zhì)，建議選擇活性炭纖維作吸附材料；

（2）在處理混合的、而且成分比較復(fù)雜的有機(jī)氣體時(shí)，宜采用普通顆?；钚蕴孔魑讲牧希?/span>

（3）對(duì)于一些特大分子的混合物，如汽油、石腦油等，建議采用中孔活性炭吸附材料。 

（4）對(duì)于大風(fēng)量、低濃度的混合氣體，建議采用蜂窩活性炭作為吸附材料。

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