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活性炭纤维(ACF)吸附法在工业有机废气处理中的应用

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活性炭纤维(ACF)吸附法在工业有机废气处理中的应用

发布日期:2018-09-17 00:00 来源:http://www。eascle。cn 点击:

    在国内经济飞速发展的过程中,工业制造行业是经济发展的先行军,它为国内的经济增长打下了稳固的基础,但在这个进程中也给环境造成了很大的负担,其中工业废气中含有的有机化合物(VOCs)成为了导致空气污染的元凶之一,这个也成为了大气污染防治的最大困扰,亦是各国研究的焦点问题。目前,随着科技的进步与发展,环保机构和企业发现了吸附法处理效率高、工艺成熟且处理成本较低的优势,ACF(活性炭纤维)在处理工业有机废气中的应用日益广泛。本文就以ACF吸附法在VOCs气体中的应用为例,浅论ACF吸附法的应用优势与技术。

 
     
目前,我国面临的空气污染问题日益突出,如温室效应、雾霾、沙尘暴等对人们的安居乐业已经产生严重的影响。尤其是工业有机废气,不仅会造成严重的空气污染,而且有些有机物还含有苯、多环芳径等致癌有毒物质,严重地威胁了人体的健康。许多国家制定政策限制有机废气的排放,但是在我国化工生产中实施起来较为困难,因此如何处理工业有机废气成为摆在眼前的问题。

 

1、有机废气处理技术发展现状

现阶段针对有机废气的处理主要采用后处理法,即排放后采用相关技术进行处理,实施性较高而且实施成本低。主要有催化燃烧法、光催化降解、电晕法、冷凝法、生物膜法、膜分离法、吸收法、吸附法等。

(1)催化燃烧法。催化燃烧法即是在催化剂的催化下,将有机废气燃烧产生二氧化碳和水,以达到环保的排放要求。相对于直接燃烧法,对空气的污染要较小,净化效果达标,无二次污染;而且工艺相对简单。但是对于有机废气中的有机成分无法回收且设备投入费用较高。

(2)光催化氧化法。在常温常压下,通过一定波长光的照射,将有机废气进行氧化分解成为水和二氧化碳以及其他小分子的有机物。该方法具有能耗低,且无毒无害的优势。但是目前技术还不成熟,因此需要进一步研究。

(3)生物膜法。生物膜法是将微生物附着在多孔填料介质表面,使有机废气在填料床上进行生物处理,当有机气体通过填料床时,其中的易挥发成分会被吸附在填料介质表面进而被微生物分解成二氧化碳、水和中性无机盐等。但是该技术目前还处于试验阶段,距离大面积推广和应用还有许多问题。

(4)吸附法。吸附法是借助多孔性吸附介质,对通过其间的有机废气中的有害成分进行过滤、吸附。该方法具有吸附效率高、能耗小的特点,而且废气处理工艺更加简单和成熟。因此目前吸附法被广泛地应用于在醇类(甲醇、乙醇等)、酮类(丙酮、丁酮等)、酯类(乙酸乙酯、乙酸丁酯等)、芳烃类(苯、甲苯)等污染物的处理中。且在多组分混合溶剂气体进行处理的同时,活性炭纤维吸附法同样适用,它能够对部分混合溶剂进行精制分离从而在达标排放的同时实现溶剂回用的较高经济效益。


2、ACF吸附法在工业有机废气处理中的引用
 

ACF也叫活性炭纤维,是一种新型的吸附介质,呈现纤维状。它与传统吸附介质相比,其吸附工作面积更大,因此具有更高的吸附量和可塑造形态,能够实现更高效的废气处理工作。本文以印刷车间的有机废气处理为例,浅论ACF吸附法的应用与效果。

(1)ACF吸附介质与系统构建。印刷车间产生的有机废气,主要是由乙酸乙酯和混合其他有机废气(苯、甲苯等)组成的。因此在选择吸附介质时,根据情况选择了表面为1400m2/g、孔容为0.612mL/g、平均孔径为13.5.。吸附系统主要是由吸附箱体、阀门、牵引风机以及无尘过滤纱布等组成的。

(2)实验流程。实验研究内容主要分两部分,第一是活性炭纤维吸附有机废气的动力研究;第二步是采用吸附等温方程进行拟合,和实验数据进行对比。实验过程基本如下:开启牵引风机,通过浓度伩测定进口和通过活性炭纤维后的有机废气的出口浓度,当进出口浓度相同时停止吸附,切换至活性炭纤维解吸程序,解吸完毕后用干燥风机干燥降温投入到下一个吸附循环。

 

具体实验步骤如下:①实验开始前,先记录日期、当天车间的室温、蒸汽压力等;②开启牵引风机,在取样口测定废气浓度,当废气浓度稳定后,开启吸附系统,使用手动调节吸附;③每隔一段时间通过尾气采样口采样,测定出口有机废气的浓度,记录采样时间;④当进口和出口浓度达到一致,一段时间后,停止吸附试验;⑤关闭有机废气进口和出口,打开蒸汽进阀,通过气动阀控制蒸汽压力,记录下箱体顶部温度达到最高所需要的时间,解析得到的溶剂量和蒸汽用量;⑥将已经解吸好的活性炭纤维进行干燥处理,通过气动阀关闭蒸汽,开启干燥风机,对活性炭纤维进行干燥降温,记录吸附箱底部温度降到常温所需的时间,关闭牵引风机和吸附系统,实验结束。

 

(3)实验结果。在印刷车间废气中,处理前其含有的乙酸乙酯浓度为367ppm,在温度为298K、牵引风机频率为30Hz的条件下通过吸附箱,每隔5min测定出口浓度。结果显示,在测试开始的20min内,出口气体中含有少量乙酸乙酯。在实验开始20min后后乙酸乙酯开始穿刺,到实验开始40min时到达平衡。由此可见活性炭纤维对工业废气中的乙酸乙酯成分有较强的吸附能力。而且乙酸乙醋废气通过活性炭纤维的净化之后,排出的气体基本上不含乙酸乙醋。证明ACF在处理有机废气中,对于相关危害物具有良好的吸附能力。另外,在实验中,随着废气浓度的增加,可以看出活性炭纤维达到吸附饱和的时间越来越短,例如在367ppm时,ACF饱和时间为35min;而在浓度为598ppm时,ACF吸附饱和时间则缩短为20min。因此进一步论证,随着有机废气浓度的增加,ACF吸附能力更强,吸附饱和更快。

 

3、结语

 

在空气污染物中,有机废气中蕴含的大量苯、甲苯、乙酸乙酯等有害物质对于空气和人民身体健康有着严重的威胁。本文以印刷车间有机废气为例,对ACF吸附介质在有机废气处理中的应用效果进行了分析和实验,结果显示ACD具有更强的吸附能力,在生产中可以有效推广。

转载《科技创新导报》

相关标签:活性炭吸附塔

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