活性炭吸附技術(shù)凈化VOCs廢氣的適用范圍及預(yù)處理

    當(dāng)前我國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)或使用有機溶劑的行業(yè)都會產(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)對技術(shù)適用范圍、使用條件缺乏規(guī)律性認識，對工藝設(shè)計和凈化裝備設(shè)計存較大隨意性等問題。

    活性炭吸附技術(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。

    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)律性認識，在活性炭選型、工藝設(shè)計和凈化裝備設(shè)計中存在較大隨意性，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題。市場上很多環(huán)保公司對活性炭吸附技術(shù)過于低估(簡單誤認為活性炭吸附技術(shù)無非就是簡單的吸附—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)。(以上觀點僅代表平臺觀點，不代表專家觀點)

    滿足當(dāng)前國內(nèi)VOCs污染實際治理工程的實際需要，正確引導(dǎo)行業(yè)規(guī)范活性炭在揮發(fā)性有機物(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，對于高濃度的有機氣體，一般情況下首先需要經(jīng)過冷凝等工藝進行“降濃”處理，然后再進行吸附凈化。

    對于“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

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

    對于含有混合有機化合物的廢氣，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

    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——混合有機廢氣中各組分的爆炸極限下限值，%

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

    n——混合有機廢氣中所含有機化合物的種數(shù)。

    廢氣濃度：LEL25～50%?

    (二)氣體溫度要求

    進入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。

    (三)廢氣濕度對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，一般活性炭均具有較強的吸水能力，與有機物產(chǎn)生競爭吸附作用。

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

    (四)顆粒物的含量要求

    進入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。

    粉塵：細顆粒物(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)過程)

    (五)廢氣成分的影響

    1、活性炭的“中du”(或劣化)：

    高沸點(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，需要通過冷凝、過濾、吸附等預(yù)處理首先進行去除;

    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，會與一些化合物部分進行氧化、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)形成有機酸;

    (2)(甲乙酮)、(甲基異丁基酮)易被氧化形成有機酸和丁二酮;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發(fā)生水解生產(chǎn)二甲胺，造成臭氣排放問題。

    造成的問題：

    (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du(劣化)

    (3)反應(yīng)放熱，造成活性炭著火。