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概述活性炭吸附设备的机理、物理吸附、优缺点等问题

2019-08-14 07:35:07

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活性炭吸附设备过滤是废气处理设备中较适用于大风量低浓度的废气治理。活性炭吸附塔具有吸附速率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点,活性炭有去除甲醛、苯、TVOC等有害气体和消毒除臭等作用,活性炭吸附塔现广泛用于电子原件生产、电池(电瓶)生产等废气产生场所。有机废气气体由风机提供动力,正压或负压进入活性炭吸附器塔体,由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力,因此当此固体表面与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓聚并保持在固体表面,污染物质从而被吸附,废气经过滤器后,进入设备排尘系统,净化气体高空达标排放。

一、活性炭吸附设备的机理是什么?

(1)化学性能:活性炭的表面有丰富的官能团,一般可分为含氧官能团和含氮官能团,这些官能团赋子了活性炭特别的化学性能,能与多种物质进行结合。其中含氧官能团主要有酚羚基、羧基、羰基、内酯基、嘧啶等;含氮官能团有酰胺、酰亚胺、乳胺基、类毗咯基等。

(2)物理结构:活性炭的吸附性能主要是与其特的物理性质有关。活性炭孔壁的总表面积一般高达500~1700㎡/g,与其他吸附材料相比,具有小微孔(半径为<0.02nm)特别发达的特征,这也是活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。其中小微孔决定了活性炭的总比表面积;过渡孔(半径为0.02~1nm)起着重要的通道作用;大微孔(半径为1~100nm)则是该吸附材料微观体系的人口。

二、活性炭吸附设备的物理吸附解析:

(1)分子直径远小于孔的直径,吸附分子很容易解吸,解吸速率高,低浓度下的吸附量较小。

(2)分子直径小于孔的直径,孔内发生毛细管冷凝,吸附容量大。

(3)分子直径大于孔的直径,由于空间位阻,分子不能入孔,因此不吸附。

(4)分子直径等于孔的直径,吸附剂的捕捉力很强,非常适合低浓度吸附。

三、活性炭吸附设备的优势有哪些?

(1)适用于低浓度的各种污染物。

(2)活性炭具有良好的耐酸碱和耐热性,化学稳定性较高。

(3)通过脱附冷凝可回收溶剂有机物。

(4)活性炭价格不高,能源消耗低,应用起来比较经济。

(5)应用方便,只与同空气相接触就可以发挥作用。

四、了解活性炭吸附设备的缺点:

(1)吸附时,存在吸附的专一性问题,对混合气体,可能吸附性会减弱,同时也存在分子直径与活性炭孔径不匹配,造成脱附现象。

(2)吸附量小,物理吸附存在吸附饱和问题,随着吸附剂的消耗,吸附能力也变弱,使用一段时间后可能会出现吸附量小或失去吸附功能。

活性炭吸附设备用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味、气体分离、溶剂回收和空气调节,用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。随着时间的延长,活性炭细孔中吸附质浓度的不断增大,吸附速度会不断减慢,直到活性炭达到饱和状态。此时,吸附速度和解吸速度达到动态平衡,气、固相之间的传递相等。活性炭在这时需要进行解吸脱附循环。活性炭吸附设备是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭吸附设备吸附工艺处理有机废气的原理是在相应的温度和压力下,当活性炭吸附设备与有机废气接触时,有机废气吸附于活性炭的细孔中。气、固相开始接触时,对有机废气中的甲苯、二甲苯、苯乙烯及丙酮等有机物的吸附是主要过程,在活性炭吸附设备的众多微孔中分为大中小三种孔,只有微小孔是吸附的主力军,活性炭吸附设备具有微晶结构,微晶排列全部不规则,晶体中有微孔(半径小于20〔埃〕=10-10m)、过渡孔(半径20~1000)、大孔(半径1000~100000),使它具有很大的内表面,比表面积为500~1700㎡/g。这决定了活性炭吸附设备具有良好的吸附性,可以吸附废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。工业上应用活性炭吸附设备还要求机械强度大、耐磨性能好,它的结构力求稳定,吸附所需能量小,以有利于循环。

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