[科普中国]-吸附法控制VOCs

吸附法控制VOCs属于干法工艺，是广泛采用的方法之一，通过吸附剂对废气中VOCs进行物理吸附，达到净化气体的目的。通常选用的吸附剂为活性炭、硅胶、分子筛等。活性炭吸附回收法最适于处理VOCs浓度为500~10000mg/m3的有机废气，主要用于吸附脂肪烃、芳香族化合物、酮类和酯类等。其中活性炭纤维对低浓度甚至痕量的吸附质同样效果显著，常用于吸附苯、醋酸乙酯和丙烯腈等。活性炭纤维比活性炭颗粒的费用高，主要应用于电子行业、制鞋行业、印刷行业等要求较高的行业。1

主要内容吸附法去除VOCs的原理是利用比表面积非常大的具有多孔结构的吸附剂将VOCs分子截留。当废气通过吸附床时，VOCs就被吸附在孔内，使气体得到净化。吸附法控制VOCs一般为物理吸附，其吸附过程可逆，当吸附达到饱和后，可用水蒸气对吸附剂进行解吸，解吸后通过冷凝和蒸馏，对VOCs进行回收，吸附剂再生后可循环使用。吸附效果主要取决于吸附剂的性质、VOCs的种类、浓度和吸附系统的操作温度、湿度、压力等因素。吸附法的关键是吸附剂，常用的吸附剂有颗粒活性炭、活性炭纤维、沸石、分子筛、多孔粘土矿石、活性氧化铝、硅胶和高聚物吸附树脂等。吸附法具有适用范围广、工艺简单、去除率高等优点，广泛应用在环境污染控制领域。但该法也存吸附剂用量大、再生困难、占地面积大等缺点，故一般将吸附法作为其他方法的后续处理措施。23

吸附技术吸附技术依赖于吸附剂是否具备良好的吸附能力。吸附剂是一种多孔性材料，通常具有巨大的比表面积，对低浓度的吸附质也有很高的吸附容量。吸附技术应用于VOCs污染的控制具有明显的优点：设备简单，操作灵活，是有效和经济的回收技术之一，特别是对较低浓度VOCs的回收。吸附技术更显示了其他处理技术难以媲美的效率和成本优势，从吸附装置来看，常用的吸附技术可分为固定床吸附、吸附-微波脱附技术和蜂窝转轮式吸附等。4

固定床吸附

固定床吸附通常是双床或多床的，当其中一个床层吸附时，另一个床层可用热空气进行解吸，然后进行冷凝回收，可实现半连续操。固定床操作简易，适用性较强，不足之处是吸附剂效率较低。

吸附-微波脱附技术

在固定床吸附技术中，为了克服热脱附效率较低的缺陷，1999年Opperman和Brown首次报道了使用微波加热再生吸着了VOCs的活性炭。采用常规的热再生方法，完全活化的温度需达到1400F，而使用微波再生的活化温度仅是350F。Tai和Jou（1999）报道了使用微波加热再生吸着有机酚的活性炭，几乎可以把被吸附的酚脱附和分解掉。Price和Schmidt等人（1998）对微波再生工艺过程进行过许多研究，认为微波再生非常适用于使用低介电损失系数（Lowdielectricloss-factor）聚合物吸附剂。微波辐射脱附，不仅加热速度快，而且床层温度均匀。当使用低介电损失系数的聚合物吸附剂时，这类吸附剂仅吸收较少的微波能量。换句话说，所施加的微波的能量主要用于被吸附的物质上，这样将大大降低脱附的能耗。

蜂窝式转轮吸附器

蜂窝式转轮吸附器是一种可连续进行吸附和脱附操作的气体净化装置，它由转轮吸附剂转子和框架两部分所组成。其原理是利用框架将转轮吸附器转子的四分之三部分作为吸附区，四分之一部分作为解吸区，在操作过程中，转轮吸附剂转子以一定的速度缓慢转动，含VOCs的气体从吸附区通过转轮吸附剂的蜂窝孔得到吸附净化，净化后的气体从蜂窝孔另一端排出，随着吸附的进行，转轮吸附剂中被吸附饱和的部分将不断转入脱附区，并被从反方向吹扫的热空气脱附解吸，脱附下来的VOCs被收集来进行集中处理，而转轮吸附剂被再生的部分又不断转入吸附区进行吸附操作，转轮吸附剂经历着吸附-脱附的重复过程。转轮吸附器的优点是流体阻力较小，能够连续操作，应该指出的是，在吸附技术里，吸附剂是关键，其性能的优劣对吸附效率和成本有着决定性的影响。

吸附剂无机吸附剂无机吸附剂包括活性炭、活性炭纤维、分子筛、硅胶、活性白土、活性氧化铝等，其中活性炭以其高比表面、较强的吸附能力以及低廉的成本而成为应用吸附法控制VOCs污染常用的吸附剂。其不足之处是再生较为困难，而且气体中的水分对活性炭的吸附量有很大影响，尤其是当相对湿度大于50%时，活性炭对VOCs的吸附容量会急剧下降。4

有机吸附剂有机吸附剂包括从非极性到强极性的各种高聚物吸附树脂，这类吸附剂比表面积不高，一般在20~700m/g之间。它们对有机污染物的吸附容量相对于活性炭而言要小，但它们的再生相对容易，在污染治理中也得到广泛应用。此外许多高聚物吸附剂对微波而言，属半透明物质，它不吸收或较少吸收微波，因此这类吸附剂可应用在吸附-微波脱附过程中。4

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学