活性炭脫附VOCs的幾種方式

活性炭吸脫附工藝用于處理VOCs廢氣在廢氣治理行業(yè)內是常見(jiàn)的工藝之一，那活性炭脫附有哪幾種方式？大家一起來(lái)看：
脫附是創(chuàng )造與低負荷相對應的條件，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)。傳統的活性炭脫附方法有水蒸汽、熱氣體脫附，變壓脫附，溶劑置換，近年又出現了電熱法、超聲波再生法、微波輻照等新興脫附方法。

一、水蒸汽、熱氣體脫附法
適用于脫附沸點(diǎn)較低的低分子碳氫化合物和芳香族有機物，水蒸汽熱焓高且易得，經(jīng)濟性、安全性好，但是對于高沸點(diǎn)物質(zhì)的脫附能力較弱，脫附周期長(cháng)，易造成系統腐蝕，對材料性能要求高；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，吸附系統需要較長(cháng)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(wèn)題。與水蒸汽解吸相比，熱氣體解吸的冷凝水二次污染很少，回收到的有機物含水量低 (對于水溶性的有機物更顯優(yōu)勢)，便于進(jìn)一步精制回收，再生干燥、冷卻時(shí)間短，對吸附系統材料要求較低。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較大，如果直接采用熱空氣解吸，可能存在一定的危險性，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，增加回收費用。一些學(xué)者對熱氣體解吸提出了改進(jìn)：2002年Reiter 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(cháng)活性炭的使用壽命，并采用周邊空氣而非傳統的凈化后氣體作為干燥用氣。Flink 采用空氣、惰性氣體混合氣體進(jìn)行循環(huán)解吸。
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(guò)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)的有機物，使吸附質(zhì)與適宜的化學(xué)藥品反應，讓活性炭再生，針對性較強，往往一種溶劑只能脫附某些污染物，應用范圍較窄。所用有機溶劑價(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，將有機物與超臨界流體分離，達到再生目的，一般使用CO2作為萃取劑。1979年，Modell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)和活性炭的原有結構，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)現連續操作，再生設備占地小，能耗少。但是，該法所研究的有機污染物十分有限，難以證明應用的廣泛性。
三、電熱解吸法
Fabuss和 Dubois在1970年利用吸附材料的導電性，向吸附飽和后的吸附劑施加電流，利用焦耳效應生熱，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)生電流和電磁感應間接產(chǎn)生電流。與傳統變溫解析法相比，電熱解吸法再生氣體流量可以減少10%-20%，效率高，能耗低，處理對象所受局限較少。但是直接加熱時(shí)會(huì )出現過(guò)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，只需常規方法的1/100-1/10的時(shí)間就可以完成，且加熱均勻，只對吸收微波的物料有加熱效應，能耗低，設備、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(guò)程是封閉的，脫附物質(zhì)不能及時(shí)排除，對再生效果會(huì )產(chǎn)生一定影響。Ania等分別用2450MHz的微波和傳統電熱法對吸附苯酚飽和的活性炭進(jìn)行再生，發(fā)現微波可以顯著(zhù)縮短解吸時(shí)間，且活性炭吸附容量損失少。寧平等運用微波輻照再生吸附有甲苯廢氣的活性炭，并對解吸氣進(jìn)行冷凝，甲苯回收率達60%以上，接近化學(xué)純。王寶慶用微波解吸再生負載乙醇活性炭，3-4min后脫附率達90%以上。
五、超聲波再生
不同學(xué)者對超聲波解吸的機理有不同的解釋?zhuān)篩u、Bässler、Hamdaoui等認為是聲空穴產(chǎn)生的高速微型射流和高壓沖擊波導致吸附質(zhì)解吸，Breit- bach等認為是超聲波的熱效應加速吸附質(zhì)的解吸。我國學(xué)者認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(zhù)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，工藝設備簡(jiǎn)單。Hamdaoui的研究結果表明超聲波可以顯著(zhù)提高p-氯苯的解吸速率，在21到 800kHz的范圍內，解吸速率隨著(zhù)頻率的升高而加快，且在超聲波到達38.3W之前，活性炭的穩定性未受到影響。
來(lái)源：VOCs減排工作站