活性炭吸附甲苯蒸氣

活性炭吸附甲苯蒸氣，在一種氣固旋風(fēng)分離器中研究了通過(guò)活性炭吸附劑吸附諸如甲苯蒸氣的有氣味的化合物。將旋風(fēng)分離器進(jìn)行了早期改造。建議的工藝可能有助于減少工業(yè)廢氣中的氣體和粉塵，特別是在處理低濃度的有氣味元素和大量的粉塵流量時(shí)。在該裝置中，當(dāng)使用中值粒度為27.03μm的活性炭顆粒時(shí)，400ppm濃度下的甲苯捕獲效率上升至77.4%。活性炭的最大吸附值可達(dá)96%并且可以根據(jù)尺寸和流量收集以供再次使用。通過(guò)熱處理再生的活性炭在整個(gè)重復(fù)測(cè)試中顯示出高達(dá)66.7%的吸附潛力。

甲苯通常在50ppm到幾千ppm的高濃度下被發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是典型的有氣味的氣體元素，特別是在溶劑和噴漆工藝中。甲苯過(guò)量可能引起急性癥狀，影響眼睛，神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟。已經(jīng)提出了許多用于甲苯去除的技術(shù)，例如吸附，光催化分解，膜分離和氧化。其中，使用活性炭的吸附是最常用的方法，因?yàn)樗�具有高效率，大比表面積以及可回收和可重復(fù)使用的能力。由于其穩(wěn)定的操作和可重復(fù)使用的吸附劑，大多數(shù)研究都是在填充床上進(jìn)行，其表面速度從0.05至10米/秒不等。然而，在塵埃氣流中，細(xì)小的灰塵可能會(huì)覆蓋吸附劑表面并阻塞多孔床，從而阻礙甲苯分子與顆粒狀活性炭之間的接觸。

另一方面，在具有并流活性炭和氣體污染物的系統(tǒng)中，活性炭在退出之前必須回收再利用。最近引入的雙袋式過(guò)濾器布局通過(guò)吸附劑如活性炭顆粒捕獲有害氣體，然后將活性炭收集在輔助袋中。雖然這個(gè)系統(tǒng)可能由于高質(zhì)量傳輸和接觸頻率而提高了氣體捕獲能力，但它會(huì)產(chǎn)生非常高的附加耐壓性。循環(huán)流化床也被用于揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的吸附。但是，隨著流動(dòng)速度的增加，吸附效率降低。尤其是動(dòng)床會(huì)因機(jī)械摩擦而釋放細(xì)小的塵埃，造成操作不穩(wěn)定。從而加了一個(gè)裝置，該裝置收集大部分通過(guò)主旋風(fēng)分離器的渦流探測(cè)器逸出的活性炭，利用存在于出口氣流中的殘余渦流。將螺旋流動(dòng)導(dǎo)向器插入測(cè)試旋風(fēng)器的渦流探測(cè)器中以沿著系統(tǒng)引導(dǎo)具有增強(qiáng)的渦流強(qiáng)度的活性炭顆粒。當(dāng)在旋風(fēng)分離器的離心力場(chǎng)中行進(jìn)時(shí)，活性炭顆粒吸附氣相甲苯并且可以在環(huán)形空間中回收。

甲苯在雙氣固旋風(fēng)分離器中被活性炭吸附

活性炭吸附劑的吸附容量，目前高流速雙氣固旋風(fēng)分離器的吸附過(guò)程作為一種動(dòng)員氣體粒子系統(tǒng)。根據(jù)活性炭的尺寸，流速和回收來(lái)檢查注入的顆粒活性炭的甲苯去除效率。不幸的是，如圖1所示，一些甲苯可能殘留在旋風(fēng)器內(nèi)壁上，并且供應(yīng)活性炭顆粒的鞘空氣可能稀釋主流。計(jì)算效率時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致一定程度的錯(cuò)誤。使用簡(jiǎn)單的質(zhì)量平衡評(píng)估這種自然損失。但是，錯(cuò)誤率低于沒(méi)有活性炭吸附劑進(jìn)料的背景測(cè)試的20%。在整個(gè)測(cè)試評(píng)估過(guò)程中，這些誤差被考慮到去除效率的數(shù)值考慮中。

圖1.甲苯蒸氣的自然損失與入口濃度之比。

間歇填充床試驗(yàn)中，活性炭對(duì)于甲苯蒸氣的吸附容量，即最大容許吸附量，從各種尺寸的活性炭的等溫實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)為0.01-0.03mol / g。第一次施加到以16.2米/秒運(yùn)行的旋風(fēng)分離器的新鮮吸附劑的吸附量對(duì)于活性炭-I是1.4mmol / g，對(duì)于活性炭-II是1.2mol / g和對(duì)于活性炭-III，如圖2所示。它僅僅小于活性炭吸附劑潛在容量的1/10。該旋風(fēng)分離器中甲苯的吸附量與交流流化床反應(yīng)器的體積(3.3〜5.4mmol / g 活性炭)相當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)。至于尺寸效應(yīng)，小顆粒提供大單位體積的表面積，這可以呈現(xiàn)更多潛在的吸附位點(diǎn)。對(duì)于活性炭-I、II、III，各尺寸范圍的面積分別為1145,1034和912m2/ g。

圖2.活性炭吸附劑的吸附量與流速的關(guān)系。

旋風(fēng)分離器系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于具有強(qiáng)大的慣性力場(chǎng)的移動(dòng)床粒子。雖然活性炭尺寸和流速兩個(gè)參數(shù)在吸附過(guò)程中都起著關(guān)鍵作用，但顆粒尺寸有更明顯的趨勢(shì)。基于劇烈的湍流，高流速形成更好的混合條件，但使吸附劑顆粒的停留時(shí)間極短，這可能降低與旋風(fēng)分離器內(nèi)的目標(biāo)氣體流動(dòng)的接觸概率。例如，350升/分鐘(1pm)的流速導(dǎo)致16.2米/秒的入口速度，從而導(dǎo)致在旋風(fēng)分離器的混合室內(nèi)停留時(shí)間大約為0.14秒。因此，為了有效利用活性炭顆粒直至完全吸附，顆粒應(yīng)盡可能多次重復(fù)使用。

流量和粒度的影響

流速同時(shí)影響氣體吸附和活性炭回收，因?yàn)樗�涉及氣體和活性炭顆粒的混合程度、。圖3在各種活性炭吸附劑尺寸下，氣體去除效率和流量之間呈現(xiàn)出輕微的反比關(guān)系。最小的吸附劑(活性炭-1)以9.26米/秒除去77.4%的甲苯蒸氣，然后以16.2米/秒降至65.4%。微粒活性炭吸附劑捕獲沿著旋風(fēng)分離器的流動(dòng)路徑行進(jìn)的甲苯蒸氣。雖然在前面的的內(nèi)容說(shuō)過(guò)吸附量以高速增加，但是氣體去除效率相當(dāng)?shù)汀＿@是因?yàn)樵诟吡髁肯录妆降慕^對(duì)體積要高得多。因此，即使活性炭吸附得更多，更多的氣體分子傾向于流出而沒(méi)有在內(nèi)部吸收。因此，關(guān)于顆粒回收和氣體去除效率的最佳流量必須通過(guò)在各種操作條件下的眾多實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。

圖3.甲苯去除效率與流速作為活性炭尺寸的函數(shù)關(guān)系。

通過(guò)添加輔助裝置，例如包括導(dǎo)流裝置的旋風(fēng)分離器，逆流氣固旋風(fēng)分離器可以有效地捕集灰塵和氣態(tài)有機(jī)蒸氣。通過(guò)幫助同時(shí)減少氣體污染物和顆粒物質(zhì)，該過(guò)程可能有助于工業(yè)領(lǐng)域。許多重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果表明，最小吸附劑(活性炭-1)可分別在9.26和16.2米/秒下將甲苯氣體去除77.4%至65.4%。此外，在旋風(fēng)分離器中最多也回收了96%的活性炭顆粒。再循環(huán)的活性炭以9.26米/秒去除67.1%的甲苯蒸氣，另外，通過(guò)熱處理更新的活性炭可以從氣流中除去高達(dá)66.7%的甲苯。