活性炭脫附VOCs工藝有哪幾種?目前, VOCS的回收方法主要有:吸收法、吸附法、冷凝法和膜分離法,通常將吸附與冷凝法連用,吸附劑首選活性炭,因?yàn)榛钚蕴烤哂形侥芰?qiáng)、耐酸堿、耐熱、原料充足、易再生的優(yōu)點(diǎn),一般流程為:吸附、脫附、冷凝回收。 脫附是創(chuàng)造與低負(fù)荷相對(duì)應(yīng)的條件,引入物質(zhì)或能量使吸附質(zhì)分子與活性炭之間的作用力減弱或消失,除去可逆吸附質(zhì)。傳統(tǒng)的脫附方法有水蒸汽、熱氣體脫附,變壓脫附,溶劑置換,近年又出現(xiàn)了電熱法、超聲波再生法、微波輻照等新興脫附方法。
下面來(lái)看看:
一、水蒸汽、熱氣體脫附法
適用于脫附沸點(diǎn)較低的低分子碳?xì)浠衔锖头枷阕逵袡C(jī)物,水蒸汽熱焓高且易得,經(jīng)濟(jì)性、安全性好,但是對(duì)于高沸點(diǎn)物質(zhì)的脫附能力較弱,脫附周期長(zhǎng),易造成系統(tǒng)腐蝕,對(duì)材料性能要求高;回收物質(zhì)的含水量較高,解吸易于水解的污染物(如鹵代烴)時(shí)會(huì)影響回收物的品質(zhì);水蒸汽脫附后,吸附系統(tǒng)需要較長(zhǎng)時(shí)間的冷卻干燥才能再次投入使用,還存在冷凝水二次污染的問題。與水蒸汽解吸相比,熱氣體解吸的冷凝水二次污染很少,回收到的有機(jī)物含水量低 (對(duì)于水溶性的有機(jī)物更顯優(yōu)勢(shì)),便于進(jìn)一步精制回收,再生干燥、冷卻時(shí)間短,對(duì)吸附系統(tǒng)材料要求較低。熱氣體脫附的缺點(diǎn)是氣體熱容量較小,氣體熱交換所需面積相對(duì)較大,如果直接采用熱空氣解吸,可能存在一定的危險(xiǎn)性,而且氧的存在會(huì)影響回收物質(zhì)的品質(zhì),所以需要控制再生氣體中氧的含量,增加回收費(fèi)用。一些學(xué)者對(duì)熱氣體解吸提出了改進(jìn),提出再生蒸氣與待吸附污染氣流順流的方法以提高脫附效率、延長(zhǎng)活性炭的使用壽命,并采用周邊空氣而非傳統(tǒng)的凈化后氣體作為干燥用氣。
二、溶劑置換法
以藥劑洗脫和超臨界流體再生法為代表,通過改變吸附組分的濃度,使吸附劑解吸,然后加熱排除溶劑,使吸附劑再生。藥劑洗脫法適用于脫附高濃度、低沸點(diǎn)的有機(jī)物,使吸附質(zhì)與適宜的化學(xué)藥品反應(yīng),讓活性炭再生,針對(duì)性較強(qiáng),往往一種溶劑只能脫附某些污染物,應(yīng)用范圍較窄。所用有機(jī)溶劑價(jià)格高、有些具有毒性,會(huì)帶來(lái)二次污染,活性炭再生不徹底,易堵塞活性炭的微孔,多次再生后活性炭的吸附性能明顯降低。超臨界流體再生法以超臨界流體作為溶劑,將吸附在活性炭上的有機(jī)污染物溶解于超臨界流體之中,再利用流體性質(zhì)與溫度和壓力的關(guān)系,將有機(jī)物與超臨界流體分離,達(dá)到再生目的,一般使用CO2作為萃取劑。1979年,首次采用超臨界CO2從活性炭上再生酚,該法操作溫度低,不改變吸附物的物理、化學(xué)性質(zhì)和活性炭的原有結(jié)構(gòu),活性炭基本無(wú)損耗,便于收集污染物,有利于吸附質(zhì)的重新利用,切斷二次污染,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作,再生設(shè)備占地小,能耗少。但是,該法所研究的有機(jī)污染物十分有限,難以證明應(yīng)用的廣泛性。
三、電熱解吸法
F在1970年利用吸附材料的導(dǎo)電性,向吸附飽和后的吸附劑施加電流,利用焦耳效應(yīng)生熱,為解吸提供能量。目前,有兩種方式產(chǎn)生電流:電極直接產(chǎn)生電流和電磁感應(yīng)間接產(chǎn)生電流。與傳統(tǒng)變溫解析法相比,電熱解吸法再生氣體流量可以減少10%-20%,效率高,能耗低,處理對(duì)象所受局限較少。但是直接加熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)過熱點(diǎn),影響吸附床層溫度的控制,難以放大,另外電極布置連接和絕緣方面還有待進(jìn)一步深入研究。
四、微波脫附法
活性炭可以吸收微波能量用于解吸吸附質(zhì)。微波加熱速度快,只需常規(guī)方法的1/100-1/10的時(shí)間就可以完成,且加熱均勻,只對(duì)吸收微波的物料有加熱效應(yīng),能耗低,設(shè)備、操作簡(jiǎn)單,再生效率高,便于自動(dòng)控制,但是由于微波加熱過程是封閉的,脫附物質(zhì)不能及時(shí)排除,對(duì)再生效果會(huì)產(chǎn)生一定影響。Ania等分別用2450MHz的微波和傳統(tǒng)電熱法對(duì)吸附苯酚飽和的活性炭進(jìn)行再生,發(fā)現(xiàn)微波可以顯著縮短解吸時(shí)間,且活性炭吸附容量損失少。寧平等運(yùn)用微波輻照再生吸附有甲苯廢氣的活性炭,并對(duì)解吸氣進(jìn)行冷凝,甲苯回收率達(dá)60%以上,接近化學(xué)純。王寶慶用微波解吸再生負(fù)載乙醇活性炭,3-4min后脫附率達(dá)90%以上。
五、超聲波再生
不同學(xué)者對(duì)超聲波解吸的機(jī)理有不同的解釋:有人認(rèn)為是聲空穴產(chǎn)生的高速微型射流和高壓沖擊波導(dǎo)致吸附質(zhì)解吸,一些人等認(rèn)為是超聲波的熱效應(yīng)加速吸附質(zhì)的解吸。我國(guó)學(xué)者認(rèn)為超聲波與不同相界面或其他超聲波波峰相遇時(shí),會(huì)產(chǎn)生巨大的壓縮力,隨著波的反彈形成一個(gè)個(gè)微小的“空化泡 ”,“空化泡” 爆裂時(shí)爆炸點(diǎn)的溫度和壓力陡然上升,可以將能量傳遞給被吸附物質(zhì),加劇其熱運(yùn)動(dòng),從吸附劑表面脫離。由于超聲波只是在局部施加能量,因而能耗較小,炭損失小,工藝設(shè)備簡(jiǎn)單。研究結(jié)果表明超聲波可以顯著提高p-氯苯的解吸速率,在21到 800kHz的范圍內(nèi),解吸速率隨著頻率的升高而加快,且在超聲波到達(dá)38.3W之前,活性炭的穩(wěn)定性未受到影響。
來(lái)源:環(huán)保