活性炭吸附VOCs处理的 适用范围及预处理要求

来源:美源净水 时间:2020-01-12 点击次数:

当前我国VOCs涉及的 污染行业广且各行业排放的 VOCs种类繁多、成分复杂,常见的 有烃类、醇类、醚类、酯类等。活性炭吸附技术是最为经典和常用的 气体净化技术,也是目前工业VOCs治理的 主流技术之一。VOCs污染排放行业广且各行业排放的 VOCs种类繁多、成分复杂,常见的 有烃类、醇类、醚类、酯类等。加油站、装修、餐饮、干洗、喷涂、化工等生产或使用有机溶剂的 行业都会产生VOCs排放。此外,治理技术体系复杂,涉及十多种技术及组合技术,一般一个治理企业只能掌握一种技术到几种技术;尤其业内对技术适用范围、使用条件缺乏规律性认识,对工艺设计和净化装备(Equipment)设计存较大随意性等问题。
活性炭吸附技术是最为经典和常用的 气体净化技术,也是目前工业VOCs治理的 主流技术之一。
活性炭吸附技术是VOCs治理的 主流技术之一,技术成熟、简单易行、治理成本低、适应范围广,在所有的 治理技术中占有最大的 市场份额,在涂装、包装印刷、石油化工、化学品制造、医药化工和异味治理等领域都得到了广泛的 应用。柱状活性炭通常为粉状或粒状具有很强吸附能力的多孔无定形炭。由固态碳质物(如煤、木料、硬果壳、果核、树脂等)在隔绝空气条件下经600~900℃高温炭化,然后在400~900℃条件下用空气、二氧化碳、水蒸气或三者的混合气体进行氧化活化后获得。但由于业内人员对活性炭的 基本性能、活性炭吸附技术的 适用范围和使用条件等缺乏规律性认识,在活性炭选型、工艺设计和净化装备设计中存在较大随意性,造成净化设备效率(efficiency)低,存在安全隐患,活性炭再生更换困难等问题。市场上很多环保公司对活性炭吸附技术过于低估(简单误认为活性炭吸附技术无非就是简单的 吸附—脱附)。行业的 种种不规范及工艺混乱,导致目前不少地方环保主管部门陷入了“闻炭色变”的 误区。(以上观点仅代表平台观点,不代表专家观点)
满足当前国内VOCs污染实际治理工程的 实际需要,正确引导行业规范活性炭在挥发性有机物(VOCs)净化中的 应用,显得至关重要。
吸附技术是最为经典和常用的 气体净化技术,也是目前工业VOCs治理的 主流技术之一。
吸附法主要适用于低浓度气态污染物的 吸附分离与净化,对于高浓度的 有机气体,一般情况下首先需要经过冷凝等工艺进行“降浓”处理,然后再进行吸附净化。椰壳活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成,具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团,特异性吸附能力较强的炭材料的统称。
对于“油气”等高浓度VOCs气体的 净化,也可以采用吸附法(降压解吸再生),但对活性炭有一些特殊的 要求。废气的 预处理要求如下
1.污染物浓度要求
除溶剂和油气储运销装置的 有机废气吸附回收外,进入吸附装置的 有机废气中有机物的 浓度应低于其爆炸极限下限的 25%。当废气中有机物的 浓度高于其爆炸极限下限的 25%时,应使其降低到其爆炸极限下限的 25%后方可进行吸附净化。
2.气体温度要求
进入吸附装置的 废气温度宜低于40℃。
3.废气湿度对活性炭吸附性能的 影响
1)由于活性炭表面通常含有大量的 含氧基团,一般活性炭均具有较强的 吸水能力,与有机物产生竞争吸附作用。
2)活性炭中含有灰分(金属氧化(oxidation)物),提高了其吸水能力。
如何提高活性炭的 疏水性能?
1)原材料的 影响:如煤种的 影响、沥青基球型活性炭具有较好的 疏水能力;
2)高碘值活性炭(挥发份低)的 疏水能力通常要优于低碘值的 活性炭;
3)对活性炭进行表面疏水改性,筛除或减少表面含氧基团、降低(reduce)灰分(金属氧化物)。
4.颗粒物的 含量要求
进入吸附装置的 颗粒物含量宜低于1mg/m3。
粉尘:细颗粒物(化工、家具等);
漆雾颗粒物(形成气溶胶):影响最大(喷涂废气的 处理难题);
絮状颗粒物(印刷、橡胶、化纤等生产过程)。
5.废气成分的 影响
(1)活性炭的 “中毒”(或劣化):
高沸点(或“半挥发性”)物质再生困难,在活性炭上聚集,如硅(silicon)烷、油脂等化合物,需要通过冷凝、过滤、吸附等预处理(chǔ lǐ)首先进行去除;
发生聚合反应,造成在活性炭上聚集,如甲醛(aldehyde)、苯乙烯等;
二硫(化学符号:S)化碳(硫化氢)等吸附反应形成单质硫的 聚集。
在吸附气体中即使含有微量的 高分子物质或聚合性物质,在活性炭中聚集,也会很快引起活性炭吸附性能急剧下降。
(2)活性炭的 反应活性(催化性):
活性炭表面具有催化活性,会与一些化合物部分进行氧化、水解等催化反应。典型反应:
1)乙酸乙酯、乙酸丙酯等易发生水解反应形成有机酸;
2)MEK(甲乙酮)、MIBK(甲基异丁基酮)易被氧(Oxygen)化形成有机酸和丁二酮;环己酮氧化或聚合形成环亚己基环己酮;
3)甲醛、苯乙烯等易发生聚合反应;
4)其他:如树脂生产中的 添加剂带入二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺在活性炭上会发生水解生产二甲胺,造成臭气排放问题。
造成的 问题:
1)回收的 溶剂变色、发臭(如包装印刷废气);
2)聚合后难再生,造成活性炭中毒(劣化)
3)反应放热,造成活性炭着火。柱状活性炭通常为粉状或粒状具有很强吸附能力的多孔无定形炭。由固态碳质物(如煤、木料、硬果壳、果核、树脂等)在隔绝空气条件下经600~900℃高温炭化,然后在400~900℃条件下用空气、二氧化碳、水蒸气或三者的混合气体进行氧化活化后获得。

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