解析活性炭吸附技術(shù)凈化VOCs廢氣的適用范圍及預(yù)處理等特殊要求

  當(dāng)前我國(guó)VOCs涉及的污染行業(yè)廣且各行業(yè)排放的VOCs種類繁多、成分復(fù)雜，常見(jiàn)的有烴類、醇類、醚類、酯類等。加油站、裝修、餐飲、干洗、噴涂、化工等生產(chǎn)或使用有機(jī)溶劑的行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生VOCs排放。；此外，治理技術(shù)體系復(fù)雜，涉及十多種技術(shù)及組合技術(shù)，一般一個(gè)治理企業(yè)只能掌握一種技術(shù)到幾種技術(shù)；尤其業(yè)內(nèi)對(duì)技術(shù)適用范圍、使用條件缺乏規(guī)律性認(rèn)識(shí)，對(duì)工藝設(shè)計(jì)和凈化裝備設(shè)計(jì)存較大隨意性等問(wèn)題。

  今天獨(dú)家整理并分享的是最為經(jīng)典和常用的氣體凈化技術(shù)，也是目前工業(yè)VOCs治理的主流技術(shù)之一：活性炭吸附技術(shù)。

  活性炭吸附技術(shù)是VOCs治理的主流技術(shù)之一，技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單易行、治理成本低、適應(yīng)范圍廣，在所有的治理技術(shù)中占有最大的市場(chǎng)份額，在涂裝、包裝印刷、石油化工、化學(xué)品制造、醫(yī)藥化工和異味治理等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。但由于業(yè)內(nèi)人員對(duì)活性炭的基本性能、活性炭吸附技術(shù)的適用范圍和使用條件等缺乏規(guī)律性認(rèn)識(shí)，在活性炭選型、工藝設(shè)計(jì)和凈化裝備設(shè)計(jì)中存在較大隨意性，造成凈化設(shè)備效率低，存在安全隱患，活性炭再生更換困難等問(wèn)題。市場(chǎng)上很多環(huán)保公司對(duì)活性炭吸附技術(shù)過(guò)于低估（簡(jiǎn)單誤認(rèn)為活性炭吸附技術(shù)無(wú)非就是簡(jiǎn)單的吸附—脫附）。行業(yè)的種種不規(guī)范及工藝混亂，導(dǎo)致目前不少地方環(huán)保主管部門陷入了“聞炭色變”的誤區(qū)。

  （以上觀點(diǎn)僅代表平臺(tái)觀點(diǎn)，不代表專家觀點(diǎn)）

  滿足當(dāng)前國(guó)內(nèi)VOCs污染實(shí)際治理工程的實(shí)際需要，正確引導(dǎo)行業(yè)規(guī)范活性炭在揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）凈化中的應(yīng)用，顯得至關(guān)重要。

  活性炭吸附法的適用范圍及廢氣的預(yù)處理要求

  活性炭吸附技術(shù)的適用范圍

  吸附技術(shù)是最為經(jīng)典和常用的氣體凈化技術(shù)，也是目前工業(yè)VOCs治理的主流技術(shù)之一。

  吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的吸附分離與凈化，對(duì)于高濃度的有機(jī)氣體，一般情況下首先需要經(jīng)過(guò)冷凝等工藝進(jìn)行“降濃”處理，然后再進(jìn)行吸附凈化。

  對(duì)于“油氣”等高濃度VOCs氣體的凈化，也可以采用吸附法（降壓解吸再生），但對(duì)活性炭有一些特殊的要求。

  廢氣的預(yù)處理

  （一）污染物濃度要求

  除溶劑和油氣儲(chǔ)運(yùn)銷裝置的有機(jī)廢氣吸附回收外，進(jìn)入吸附裝置的有機(jī)廢氣中有機(jī)物的濃度應(yīng)低于其爆炸極限下限的25%。當(dāng)廢氣中有機(jī)物的濃度高于其爆炸極限下限的25%時(shí)，應(yīng)使其降低到其爆炸極限下限的25%后方可進(jìn)行吸附凈化。

  對(duì)于含有混合有機(jī)化合物的廢氣，其控制濃度P應(yīng)低于最易爆炸組分或混合氣體爆炸極限下限值的25%，即P<min(Pe,Pm)×25%，Pe為最易爆組分爆炸極限下限值（%），Pm為混合氣體爆炸極限下限值，Pm按照下式進(jìn)行計(jì)算：

   Pm=(P1+P2+…+Pn)/(V1/P1+V2/P2+…+Vn/Pn)（2）

  式中：

   Pm——混合氣體爆炸極限下限值，%

   P1，P2，…，Pn——混合有機(jī)廢氣中各組分的爆炸極限下限值，%

   V1，V2，…，Vn——混合有機(jī)廢氣中各組分所占的體積百分?jǐn)?shù)，%

   n——混合有機(jī)廢氣中所含有機(jī)化合物的種數(shù)。

  廢氣濃度：LEL25～50%？

  （二）氣體溫度要求

  進(jìn)入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。

   (三)廢氣濕度對(duì)活性炭吸附性能的影響

   1、由于活性炭表面通常含有大量的含氧基團(tuán)，一般活性炭均具有較強(qiáng)的吸水能力，與有機(jī)物產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附作用。

   2、活性炭中含有灰分（金屬氧化物），提高了其吸水能力。

  如何提高活性炭的疏水性能？

  （1）原材料的影響：如煤種的影響、瀝青基球型活性炭具有較好的疏水能力；

  （2）高碘值活性炭（揮發(fā)份低）的疏水能力通常要優(yōu)于低碘值的活性炭；

  （3）對(duì)活性炭進(jìn)行表面疏水改性，去除或減少表面含氧基團(tuán)、降低灰分（金屬氧化物）。

  （四）顆粒物的含量要求

  進(jìn)入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。

  粉塵：細(xì)顆粒物（化工、家具等）

  漆霧顆粒物（形成氣溶膠）：影響最大（噴涂廢氣的處理難題）

  絮狀顆粒物（印刷、橡膠、化纖等生產(chǎn)過(guò)程）

  （五）廢氣成分的影響

   1、活性炭的“中毒”（或劣化）：

  高沸點(diǎn)（或“半揮發(fā)性”）物質(zhì)再生困難，在活性炭上聚集，如硅烷、油脂等化合物，需要通過(guò)冷凝、過(guò)濾、吸附等預(yù)處理首先進(jìn)行去除；

  發(fā)生聚合反應(yīng)，造成在活性炭上聚集，如甲醛、苯乙烯等；

  二硫化碳（硫化氫）等吸附反應(yīng)形成單質(zhì)硫的聚集。

  在吸附氣體中即使含有微量的高分子物質(zhì)或聚合性物質(zhì)，在活性炭中聚集，也會(huì)很快引起活性炭吸附性能急劇下降。

   2、活性炭的反應(yīng)活性（催化性）：

  活性炭表面具有催化活性，會(huì)與一些化合物部分進(jìn)行氧化、水解等催化反應(yīng)。

  典型反應(yīng)：

  （1）乙酸乙酯、乙酸丙酯等易發(fā)生水解反應(yīng)形成有機(jī)酸；

  （2）MEK（甲乙酮）、MIBK（甲基異丁基酮）易被氧化形成有機(jī)酸和丁二酮；環(huán)己酮氧化或聚合形成環(huán)亞己基環(huán)己酮；

  （3）甲醛、苯乙烯等易發(fā)生聚合反應(yīng)；

  （4）其他：如樹(shù)脂生產(chǎn)中的添加劑帶入二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺在活性炭上會(huì)發(fā)生水解生產(chǎn)二甲胺，造成臭氣排放問(wèn)題。

  造成的問(wèn)題：

  （1）回收的溶劑變色、發(fā)臭（如包裝印刷廢氣）；

  （2）聚合后難再生，造成活性炭中毒（劣化）

  （3）反應(yīng)放熱，造成活性炭著火。—

來(lái)源：摘自欒志強(qiáng)教授在《活性炭在揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）凈化中的應(yīng)用和選型高級(jí)培訓(xùn)班》 轉(zhuǎn)自公眾號(hào) VOCs前沿