活性炭吸附處理有害氣體原理
(一)概述
吸附現(xiàn)象是發(fā)生在兩個(gè)不同相界面的現(xiàn)象,吸附過(guò)程就是在界面上的擴(kuò)散過(guò)程。吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附,其不同特點(diǎn)列于表10-33。
在吸附現(xiàn)象中的固相稱為吸附劑,被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)用吸附法可以除去的污染物質(zhì),列于表10-34。
從表10-34可知,活性炭適宜于對(duì)有機(jī)溶劑蒸氣的吸附,且具有如下一些特點(diǎn):
1.對(duì)芳香族化合物的吸附優(yōu)于對(duì)非芳香族化合物的吸附。如對(duì)苯的吸附優(yōu)于對(duì)環(huán)己烷的吸附。
2.對(duì)帯有支鍵的烴類物質(zhì)的吸附,優(yōu)于對(duì)直鏈烴類物質(zhì)的吸附。
3.對(duì)有機(jī)物中含有無(wú)機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附總是低于不含無(wú)機(jī)基團(tuán)物質(zhì)的吸附。如對(duì)氮苯的吸附低于對(duì)苯的吸附。
4.對(duì)分子量大和沸點(diǎn)高的化合物的吸附總是高于分子量小和沸點(diǎn)低的化合物的吸附空氣濕度增大,則可吸附的負(fù)荷降低。
6.吸附質(zhì)濃度越高,吸附量也越高。
7.吸附量隨溫度上升而下降。
8.吸附劑內(nèi)表面積越大,吸附量越高。細(xì)孔活性炭特別適用于吸附低濃度揮發(fā)性蒸氣。
如上所述,采用活性炭吸附必須避免高溫、高濕和高含塵量。漆霧、塵、焦油狀以及樹(shù)脂、熱分解物會(huì)阻塞吸附劑細(xì)孔而使吸附劑性能劣化,并使吸附層阻力增大。當(dāng)有害氣體中含塵濃度大于10mg/m2時(shí),必須采取過(guò)濾等預(yù)處理措施。
活性是表征吸附劑性能的重要標(biāo)志?;钚苑譃殪o活性與動(dòng)活性。靜活性是指氣體混合物中吸附質(zhì)在一定溫度和濃度下,達(dá)到吸附平衡時(shí),單位體積或重量的吸附劑所能吸附著的最大量。動(dòng)活性是指在同樣條件下,氣體混合物通過(guò)吸附劑床層,在離開(kāi)的氣體混合物中開(kāi)始出現(xiàn)吸附質(zhì)時(shí),吸附劑的吸附能力動(dòng)活性總是小于靜活性,在計(jì)算吸附劑用量時(shí),不按靜活性而按動(dòng)活性。在工業(yè)吸附器中,用活性炭作吸附劑時(shí),取動(dòng)活性為靜活性的80%~90%;用硅膠時(shí),取30%~40%。
活性炭處理裝豎的吸附能力取決于吸附劑的有效吸附量、填充量。有效吸附量等于平衡吸附量減去殘留吸附量。
吸附劑的選擇與有害氣體的性質(zhì)有很大關(guān)系。所列出的一些物質(zhì)按其沸點(diǎn)和液體克分子容積下降順序排列。一般,在活性炭上的吸附性隨克分于容積下降而減小,列在前面的物質(zhì)比后面的更容易被吸附。當(dāng)其克分子容積在80~190范圍時(shí),可用活性炭裝置回收上述物質(zhì),且活性炭的再生可在100~150℃較低溫度下進(jìn)行。當(dāng)克分子容積大于190時(shí),低溫再生已無(wú)效果。當(dāng)克分子容積小于80時(shí),這些物質(zhì)在活性炭上的吸附性就較差,應(yīng)選用別的吸附劑。當(dāng)然也有例外,如丙酮和乙醇仍可用活性炭吸附。
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