活性碳在废气处理中的性能效率费用效果达标情况

2020-08-29 23:10:45 166

北极星VOCs在线讯:摘要:随着我国对挥发性有机污染物(VOCs)的排放要求越来越严格,研究相应的VOCs处理技术对于空气净化具有重大意义。文章研究吸附法去除挥发性有机污染物,以活性炭纤维布(ACF布)作为吸附材料,环己烷作为VOCs的代表物,通过正交实验探讨风速、ACF布数量、ACF布孔、环己烷流量等因素对ACF布吸附性能的影响。实验结果表明:ACF布数量增加,能够有效提高吸附性能;风速增大会延长饱和吸附时间,降低饱和吸附量;ACF布孔的存在虽然不利于吸附性能,但能降低风机的运行功率,且使用的ACF布越多效果越明显;环己烷流量加大会缩短饱和吸附时间,提高饱和吸附量。

改革开放以来,随着人们生活质量的逐步提高,各种使用了含有挥发性有机污染物(VOCs)的装饰品、装修材料、日用化学品等陆续进入到我们的生活中,使得室内外的空气质量下降,严重危害着人们健康。随着我国对大气环境质量要求的不断提高,对VOCs排放的控制要求将会越来越严格,研究相应的VOCs处理技术也将更加急迫。根据世界卫生组织(WHO)的定义,挥发性有机化合物是指在25℃蒸汽压大于133.32Pa,沸点为50~260℃的各种有机化合物。VOCs按化学结构可以进一步分为烷烃类、芳烃类、酯类、醛类等,目前已鉴定出的有300余种[1]。目前,国内外对有机废气回收处理的方法主要有冷凝法[2]、吸收法、吸附法[3,4]和膜分离技术等。其中,吸附法具有方法简单、环保、效率较高等优点,是常用的处理有机废气的方法。而随着新型吸附材料——活性碳纤维的开发利用和改良,吸附法的应用将会更加广泛。活性碳纤维具有很大的比表面和丰富的微孔,孔径分布窄,比颗粒活性炭(GAC)有很更大的吸附容量和更快的吸附、脱附速率[5,6],适用于低浓度范围的污染气体吸附,且可再生,属于环保型吸附材料。目前,活性碳纤维被应用于处理各种的有机废气,其相应的研究成果也有很多:本研究主要是以吸附法为主体,活性炭纤维布作为吸附材料,环己烷作为VOCs的模拟物,通过正交实验探讨风速、环己烷流量、ACF布数以及ACF布孔等因素对ACF布的饱和吸附时间和饱和吸附量的影响;同时比较ACF布在无孔和有孔的情况下活性炭吸附实验,风机运行所需要的功率,为合理使用ACF布处理VOCs提供依据,为进一步处理提供依据。

1实验过程

1.1实验材料

吸附剂:活性炭纤维布,江苏苏通碳纤维有限公司。吸附质:环己烷,天津市富宇精细化工有限公司,分析纯。

1.2实验仪器

实验所使用的主要仪器见表1。

1.3实验过程

1.3.1活性炭纤维布的预处理

活性炭纤维布在使用前,要先裁剪成面积略大于48cm×48.5cm的块状布,若是实验中要求有孔的ACF布,则在布上均匀地剪出9个直径约1cm的小洞(见图1)。裁剪后,在烘箱中以100℃烘6个小时左右。在烘完冷却后,应立即转移至密封袋中,防止重新吸附空气中。

1.3.2吸附流程

活性炭纤维布吸附环己烷实验流程如图2所示。首先,开动风机,由调控装置和测风仪调控风速至符合实验要求。然后把足量的环己烷倒入烧杯中,由流量型蠕动泵定量抽送到数显调节仪上进行加热(80℃)后喷出进入风道,经风机引动以一定的流速进入ACF吸附室,此时,可在风道前段的特定位置用VOC仪测定环己烷的初始浓度。在ACF吸附室中由多孔铁框负载ACF布,用于吸收通入的环己烷,通过吸附室后的气体在风道后段的特定位置用VOC仪进行定时(3min)的环己烷浓度测定并记录。

1.4ACF布吸附性能测定方法

1.4.1ACF布饱和吸附时间测定方法

(1)把实验要求的ACF负载到铁框上,放到吸附室的固定位置上。(2)按相应的实验要求调控好风速和环己烷流量后,开动流量型蠕动泵,同时开始计时。(3)计时开始后,在风道的前段的特定位置,使用VOC仪测定环己烷的初始浓度并记录;在测定环己烷初始浓度以后,在开始计时后的第3分钟测定风道后段的环己烷浓度,此后,每隔3分钟测定1次并记录,直到环己烷浓度恒定在一个小范围(±0.1)不变后活性炭吸附实验,停下风机和流量蠕动泵。(4)将上面得到的环己烷初始浓度记为C0,每隔3分钟所测得的环己烷浓度记为Ct,按公式(1)处理,即可得到相应时间的环己烷透过率Q:Q=Ct/C0(1)处理完成后,做一个Q-t的曲线关系图,即可在图上找到相应的饱和吸附时间。

1.4.2ACF布饱和吸附量测定方法

(1)用电子天平测量进行预处理后的ACF布质量,记为g1。

(2)用电子天平测量测量饱和吸附后的ACF布质量,记为g2。

(3)按公式(2)处理即可得到饱和吸附量q。

q=(g2-g1)/g1(2)

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