ACF吸附法在工業(yè)有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用

周芳

摘 要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了廢氣處理技術(shù)的進(jìn)步，二氧化硫等大氣污染問題被有效處理，但是工業(yè)廢氣中含有的有機(jī)化合物又成為了導(dǎo)致空氣污染的元兇，因此成為了各國研究的焦點(diǎn)問題。有鑒于吸附法處理效率高、工藝成熟且處理成本較低的現(xiàn)狀，ACF（活性炭纖維）在處理工業(yè)有機(jī)廢氣中的應(yīng)用日益廣泛。本文就以ACF吸附法在VOC氣體中的應(yīng)用為例，淺論ACF吸附法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：ACF吸附法 有機(jī)廢氣處理 空氣污染

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（a）-0125-02

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國空氣污染問題也日益突出，如溫室效應(yīng)、霧霾、沙塵暴等對(duì)人們的安居樂業(yè)已經(jīng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。尤其是工業(yè)有機(jī)廢氣，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染，而且有些有機(jī)物還含有苯、多環(huán)芳徑等致癌有毒物質(zhì)，嚴(yán)重地威脅了人體的健康。許多國家制定政策限制有機(jī)廢氣的排放，但是在我國化工生產(chǎn)中實(shí)施起來較為困難，因此如何處理工業(yè)有機(jī)廢氣成為擺在眼前的問題。

1 有機(jī)廢氣處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

目前針對(duì)有機(jī)廢氣的處理主要采用后處理法，即排放后采用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行處理，實(shí)施性較高而且實(shí)施成本低。主要有催化燃燒法、光催化降解、電暈法、冷凝法、生物膜法、膜分離法、吸收法、吸附法等。

（1）催化燃燒法。催化燃燒法即是在催化劑的催化下，將有機(jī)廢氣燃燒產(chǎn)生二氧化碳和水，以達(dá)到環(huán)保的排放要求。相對(duì)于直接燃燒法，對(duì)空氣的污染要小很多，凈化效果更好，效率更高，可達(dá)到98%以上且無二次污染；而且工藝更加簡(jiǎn)單，操作也更加安全。但是對(duì)于有機(jī)廢氣中的有機(jī)成分回收利用度不高。

（2）光催化氧化法。在常溫常壓下，通過一定波長(zhǎng)光的照射，將有機(jī)廢氣進(jìn)行氧化分解成為水和二氧化碳以及其他小分子的有機(jī)物。該方法具有能耗低，且無毒無害的優(yōu)勢(shì)。但是目前技術(shù)還不成熟，因此需要進(jìn)一步研究。

（3）生物膜法。生物膜法是將微生物附著在多孔填料介質(zhì)表面，使有機(jī)廢氣在填料床上進(jìn)行生物處理，當(dāng)有機(jī)氣體通過填料床時(shí)，其中的易揮發(fā)成分會(huì)被吸附在填料介質(zhì)表面進(jìn)而被微生物分解成二氧化碳、水和中性無機(jī)鹽等。但是該技術(shù)目前還處于試驗(yàn)階段，距離大面積推廣和應(yīng)用還有許多問題。然而有鑒于其高效、低能耗、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，勢(shì)必會(huì)成為未來廢氣處理的前沿與研究熱點(diǎn)。

（4）吸附法。吸附法是借助多孔性吸附介質(zhì)，對(duì)通過其間的有機(jī)廢氣中的有害成分進(jìn)行過濾、吸附。該方法具有吸附效率高、能耗小的特點(diǎn)，而且廢氣處理工藝更加簡(jiǎn)單和成熟。因此目前吸附法被廣泛地應(yīng)用于苯、甲苯、丙酮、丁酮等污染物的處理中。但是吸附法處理有機(jī)廢氣中，吸附介質(zhì)不適用于高濃度有機(jī)廢氣的吸附。

2 ACF吸附法在工業(yè)有機(jī)廢氣處理中的引用

ACF也叫活性炭纖維，是一種新型的吸附介質(zhì)，呈現(xiàn)纖維狀。它與傳統(tǒng)吸附介質(zhì)相比，其吸附工作面積更大，因此具有更高的吸附量和可塑造形態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的廢氣處理工作。本文以印刷車間的有機(jī)廢氣處理為例，淺論ACF吸附法的應(yīng)用與效果。

（1）ACF吸附介質(zhì)與系統(tǒng)構(gòu)建。印刷車間產(chǎn)生的有機(jī)廢氣，主要是由乙酸乙酯和混合其他有機(jī)廢氣（苯、甲苯等）組成的。因此在選擇吸附介質(zhì)時(shí)，根據(jù)情況選擇了表面為1400m2/g、孔容為0.612mL/g、平均孔徑為13.5?。吸附系統(tǒng)主要是由吸附箱體、閥門、牽引風(fēng)機(jī)以及無塵過濾紗布等組成的。

（2）實(shí)驗(yàn)流程。實(shí)驗(yàn)研究?jī)?nèi)容主要分兩部分，第一是活性炭纖維吸附有機(jī)廢氣的動(dòng)力研究；第二步是采用吸附等溫方程進(jìn)行擬合，和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)過程基本如下：開啟牽引風(fēng)機(jī)，通過濃度伩測(cè)定進(jìn)口和通過活性炭纖維后的有機(jī)廢氣的出口濃度，當(dāng)進(jìn)出口濃度相同時(shí)停止吸附，切換至活性炭纖維解吸程序，解吸完畢后用干燥風(fēng)機(jī)干燥降溫投入到下一個(gè)吸附循環(huán)。

具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：①實(shí)驗(yàn)開始前，先記錄日期、當(dāng)天車間的室溫、蒸汽壓力等；②開啟牽引風(fēng)機(jī)，在取樣口測(cè)定廢氣濃度，當(dāng)廢氣濃度穩(wěn)定后，開啟吸附系統(tǒng)，使用手動(dòng)調(diào)節(jié)吸附；③每隔一段時(shí)間通過尾氣采樣口采樣，測(cè)定出口有機(jī)廢氣的濃度，記錄采樣時(shí)間；④當(dāng)進(jìn)口和出口濃度達(dá)到一致，一段時(shí)間后，停止吸附試驗(yàn)；⑤關(guān)閉有機(jī)廢氣進(jìn)口和出口，打開蒸汽進(jìn)閥，通過氣動(dòng)閥控制蒸汽壓力，記錄下箱體頂部溫度達(dá)到最高所需要的時(shí)間，解析得到的溶劑量和蒸汽用量；⑥將已經(jīng)解吸好的活性炭纖維進(jìn)行干燥處理，通過氣動(dòng)閥關(guān)閉蒸汽，開啟干燥風(fēng)機(jī)，對(duì)活性炭纖維進(jìn)行干燥降溫，記錄吸附箱底部溫度降到常溫所需的時(shí)間，關(guān)閉牽引風(fēng)機(jī)和吸附系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在印刷車間廢氣中，處理前其含有的乙酸乙酯濃度為367ppm，在溫度為298K、牽引風(fēng)機(jī)頻率為30Hz的條件下通過吸附箱，每隔5min測(cè)定出口濃度。結(jié)果顯示，在測(cè)試開始的20min內(nèi)，出口氣體中含有少量乙酸乙酯。在實(shí)驗(yàn)開始20min后后乙酸乙酯開始穿刺，到實(shí)驗(yàn)開始40min時(shí)到達(dá)平衡。由此可見活性炭纖維對(duì)工業(yè)廢氣中的乙酸乙酯成分有較強(qiáng)的吸附能力。而且乙酸乙醋廢氣通過活性炭纖維的凈化之后，排出的氣體基本上不含乙酸乙醋。證明ACF在處理有機(jī)廢氣中，對(duì)于相關(guān)危害物具有良好的吸附能力。另外，在實(shí)驗(yàn)中，隨著廢氣濃度的增加，可以看出活性炭纖維達(dá)到吸附飽和的時(shí)間越來越短，例如在367ppm時(shí)，ACF飽和時(shí)間為35min；而在濃度為598ppm時(shí)，ACF吸附飽和時(shí)間則縮短為20min。因此進(jìn)一步論證，隨著有機(jī)廢氣濃度的增加，ACF吸附能力更強(qiáng)，吸附飽和更快。

3 結(jié)語

在空氣污染物中，有機(jī)廢氣中蘊(yùn)含的大量苯、甲苯、乙酸乙酯等有害物質(zhì)對(duì)于空氣和人民身體健康有著嚴(yán)重的威脅。本文以印刷車間有機(jī)廢氣為例，對(duì)ACF吸附介質(zhì)在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用效果進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示ACD具有更強(qiáng)的吸附能力，在生產(chǎn)中可以有效推廣。

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