活性炭纤维在挥发性有机废气处理中的应用

右.含有许多不规则结构———杂环结构或含有表面官能团的微结构,具有极大的表面能.从而也就造就了微孔相对孔壁分子共同作用形成强大的分子场,提供了一个吸附态分子和化学变化的高压体系.使得吸附质到达吸附位的扩散路径比活性炭短、驱动力大且孔径分布集中,这是造成ACF比活性炭比表面积大、吸脱附速率快、吸附效率高的原因.另可通过适当的表观改性,改变ACF表面的化学基团的种类和含量,来满足对特定物质的高效吸附转化.ACF通常适用于气相和液相低分子量分子的吸附.当吸附剂微孔大小为吸附质分子临界尺寸的两倍左右时,吸附质较易吸附.调整孔径的目的就是使ACF的细孔与吸附质分子尺寸相当,改性需综合考虑物理结构与化学结构的影响.3.2性能活性炭纤维与传统炭材料相比具有以下优良性能[3]:31211吸附容量大ACF的吸附作用一直是人们研究和应用的热点,活性炭纤维具有发达的微孔结构,因而吸附量大.对有机气体、恶臭、腥臭物质,水溶液里的无机物、染料、有机物及重金属离子吸附量比颗粒状、粉状活性炭高几倍至几十倍.对细菌、低浓度吸附质的吸附能力特别优良.31212吸附脱附速度快ACF表面主要是孔径分布集中的微孔,吸附质无需象活性炭一样经长距离的大孔,过渡孔到达微孔,粒内扩散阻力小,因而吸附速度快,对气体液体的吸附一般能在数十秒至数分种内即可达到吸附平衡.脱附速度快,且再生容易,用120～150℃热空气加热10～30min即可完全脱附.在多次吸、脱附过程中,仍能保持原有的吸附性能.31213氧化还原及催化特性活性碳纤维的氧化还原性能在其溶液中吸附金属离子时表现最为明显.活性炭纤维的氧化还原特性是由一系列电极电位不同的表面活性基团引起的,活性炭纤维可以作为还原剂,也可用作氧化剂,这取决于所用体系的电位高低.活性炭纤维在一定的催化温度下表现出很高的催化特性,通过用H2SO4活化ACF,使其表面有催化能力,可以在NH3存在下把NO还原成N2[4].31214其它特性ACF还兼有纤维的各种特性,能制成纤维束、纸、布、毡等形状,且性能良好,还能耐高温、酸、碱,且能对活性炭纤维进行改性,大大拓宽其用途.由于以上性能,活性炭纤维一问世就得到人们广泛的关注和深入的研究,目前被广泛应用于冶金、食品、化工、医药、环保等领域.4活性炭纤维在挥发性有机废气处理中的应用现状随着有机化工产品在工业中的广泛应用,进入大气中的有机污染物越来越多,主要是低沸点、易挥发的有机物(VOCs).它们主要来源于石油化工行业所排放的废气;造纸、油漆、涂料、采矿和纺织等行业所排放的有机溶剂.其中工业生产中的涂装业是废气污染严重的行业,涂料则是起主导作用的第一要素.涂装作业中所使用的涂料,大部分为溶剂性涂料,其溶剂含量为60%左右,这部分溶剂最后都散发到作业环境和大气中去,不但浪费资源,而且给工人的健康和大气环境造成危害,其中70%左右的溶剂在工人喷涂及流平阶段挥发,通过抽风系统排出,30%左右的溶剂在工件涂层固化阶段前期,通过固化设备的排气系统排出.目前,我国常用涂料所产生的废气种类有三苯(苯、甲苯、二甲苯)、苯乙烯环己酮、丙酮、松节油,甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、溶剂汽油、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯等.其中,溶于水的有丙酮、醇类等;微溶于水的有醋酸乙酯、醋酸丁酯等,不溶于水的为三苯等.综观国内外该类有害气体的治理技术,一类是采用焚烧和催化燃烧的净化技术,另一类是吸附后的回收利用技术.从符合可持续发展的要求看吸附法更为适用.由于ACF具有优良的吸附脱附性能,可有效地将生产中产生的低沸点化合物、脂肪族化合物及VOCs等危害人体健康的有机溶剂脱除并回收,因此ACF起着替代颗粒和粉末活性炭在有机废气处理中的作用.4.1含苯系物废气处理在喷漆行业中,大量的苯、甲苯、二甲苯等有机废气排放到空气中,严重污染大气环境,金毓荃[5]等用比表面积为1200m2/g.纤维絮片单层厚度2mm的活性炭纤维处理苯系废气,当在滤速为0120m/s以下时,ACF对苯、甲苯、二甲苯及其混合物的净化效率高达90%以上,ACF对3种不同物料的净化效率依次是邻二甲苯>甲苯>苯;在·44·曲靖师范学院学报第22卷滤速为0120m/s,ACF对苯系混合物的吸附容量为195mg/g左右;对ACF进行脱附后再进行吸附,连续14次实验其结果基本保持不变.汪明光等[6]开发了活性炭纤维吸附处理含甲苯废气技术,并用热风解吸工艺进行了实验.在中试实验装置中,活性炭纤维用量510kg,装料厚度50mm下经过吸附、脱附实验,进口浓度为1600mg/m3的废气吸附1h,每公斤ACF的吸附量为0122～0125kg甲苯.用热风反吹吸附后的装置可达到解吸的目的,在脱附开始15～20min内,脱附率可达80%以上.中国石化集团扬子石化公司贮运厂204栈台共有装卸车鹤管24套,用