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活性炭吸附與催化燃燒工藝的存在的問題及注意要點 

摘要：目前中國各地大氣污染污染狀況還不容樂觀,尤其是有機廢氣污染。隨著國家對大氣環(huán)境污染越來越重視,相關(guān)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)也隨之不斷壯大和發(fā)展,針對有機廢氣處理設(shè)備也呈現(xiàn)出多種多樣,廠家也越來越多,各自也有各自的的特點。對于客戶來說,一般處理廢氣的原理可以理解,但是是否能夠達到預(yù)期的處理效果,確有所顧慮。對于設(shè)計單位來說,怎樣為客戶提供一套既可靠又經(jīng)濟的處理設(shè)備才是關(guān)鍵。結(jié)合以往的實際工作經(jīng)驗和案例,此次淺談就活性炭處理工藝與催化燃燒處理工藝,在設(shè)計與實際使用過程中遇到的一些問題和注意點進行探討。

1有機廢氣處理工藝比選要素

常見的有機廢氣處理工藝有：活性炭/棉吸附、生物洗滌吸收、等離子、光催化氧化、冷凝回收、催化燃燒、熱力焚燒等。但選擇哪種合適有效的處理工藝，就需要根據(jù)實際情況進行工藝比選。

正常情況下，首先需要考慮廢氣中的污染因子、產(chǎn)生濃度、廢氣排放量，其次就是要考慮需要的去除效率，在了解上述兩方面的基礎(chǔ)上，再考慮采用何種工藝。但具體采用哪種工藝合適，還需要進一步對廢氣的溫度、濕度、污染因子特性(熔點、沸點、易燃易爆性、水溶性、是否含有鹵素、粘性)以及非有機性污染因子(如：顆粒物)等，做進一步的分析。同時也要兼顧處理工藝的安全性、經(jīng)濟性以及穩(wěn)定性等。

2活性炭吸附工藝

2.1工藝原理及適用范圍

活性炭是經(jīng)過活化處理后的碳，其具備比表面積大，孔隙多的特點，使其具有較強吸附能力。顆粒碳比表面積一般可達700—1200m2/g，其孔徑大小范圍在1.5nm一5um之間。其吸附方式主要通過2種途徑：一是活性炭與氣體分子間的范德華力，當氣體分子經(jīng)過活性炭表面，范德華力起主導(dǎo)作用時，氣體分子先被吸附至活性炭外表面，小于活性炭孔徑的分子經(jīng)內(nèi)部擴散轉(zhuǎn)移至內(nèi)表面，從而達到吸附的效果，此為物理吸附;二是吸附質(zhì)與吸附劑表面原子間的化學(xué)鍵合成，此為化學(xué)吸附。活性炭吸附一般適用于大風量、低濃度、低濕度、低含塵的有機廢氣。

2.2影響吸附效果的因素

活性炭的吸附能力主要是受其本身的比表面積、孔隙大小、分子間力、化學(xué)鍵合成等因素影響;而在實際應(yīng)用中，對活性炭裝置的設(shè)計，關(guān)鍵是活性炭的過濾面積、過濾風速、活性炭的層厚。

活性炭過濾風速在《吸附法工業(yè)有機廢氣治理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ2026—2013)中，可以查到固定床吸附，采用顆粒狀吸附劑氣體流速宜低于0.6m/s，采用纖維狀吸附劑氣體流速宜低于0.15m/s，采用蜂窩狀吸附劑氣體流速宜低于1.2m/s;過濾面積即可根據(jù)處理風量和過濾風速計算得出。

碳層厚度的設(shè)計，就需要結(jié)合廢氣的產(chǎn)生濃度、去除效率、活性炭的更換時長等因素進行。一般會采用2種方式計算碳層厚度：一是，根據(jù)活性炭需要的更換周期，來確定活性炭的總的裝填量，之后再根據(jù)過濾面積計算碳層厚度;二是，在考慮吸附箱尺寸大小、碳層風阻、過濾風速的情況下，依照經(jīng)驗直接選定一個厚度值。

以上設(shè)計基于活性炭的吸附速率為一個恒定值或者無限大到可忽略不計的情況下設(shè)計的。而實際中吸附速率目前還不能有效計算出，不同的碳、不同的過濾風速、不同的風壓等等，都會影響碳層的速率吸附速率。實際中影響碳層吸附速率的因素有：吸附質(zhì)濃度、風壓、溫度、活性炭比表面積等等。停留時間確定后，活性炭的厚度即可根據(jù)設(shè)計的過濾風速計算得出。同樣的條件下，一般活性炭層的厚度越厚，其去除效率也會越高，但實際應(yīng)用中，為提高設(shè)備的經(jīng)濟性，通常要考慮碳層厚度不能無限制的加厚，因此對于活性炭層厚度的選擇，需要根據(jù)去除效率要求和碳本身的吸附速率，進行有效設(shè)計計算。(1)碳層厚度選擇小，吸附速率慢，碳層就會容易被穿透，導(dǎo)致去除效率降低;(2)碳層厚度選擇大，吸附速率快，碳層就不容易被穿透，碳可以長時間使用。

本裝置適用于家具、木業(yè)、制革、五金建材等行業(yè)的有機廢氣處理。