我們在采用吸附法處理VOCs的工程中，常常會(huì )用到活性炭類(lèi)吸附劑。因為活性炭類(lèi)吸附劑屬于非極性吸附劑，與沸石分子篩、硅膠、活性氧化鋁等吸附劑相比，對于VOCs來(lái)說(shuō)，它具有吸附物質(zhì)種類(lèi)多、吸附容量大的特點(diǎn)，因此，在處理VOCs的工程上得到了廣泛的應用。但是，由于活性炭種類(lèi)繁多，在應用活性炭類(lèi)吸附劑時(shí)如何正確地選擇，是每個(gè)吸附器設計者必然面對的問(wèn)題。

一、活性炭類(lèi)吸附劑的分類(lèi)

活性炭是許多具有吸附性能的碳基物質(zhì)的總稱(chēng)?；钚蕴康脑鲜菐缀跛械暮嘉镔|(zhì)。如煤、木材、骨頭、果核、堅硬的果殼（如椰殼、核桃殼等），以及廢紙漿、廢樹(shù)脂等，將這些含碳物質(zhì)在低于878K下進(jìn)行炭化，再用水蒸汽或熱空氣進(jìn)行活化處理（還有用氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣、磷酸來(lái)代替熱蒸汽作活化劑的），而得到活性炭。

活性炭的種類(lèi)較多，按原料來(lái)源主要分三大類(lèi)：煤質(zhì)炭、果殼類(lèi)和木質(zhì)類(lèi)。而按照活性炭的用途分，你就更多了。世界各國生產(chǎn)的活性炭品種多達數千種，幾十個(gè)牌號。用于處理VOCs的活性炭類(lèi)吸附劑大致分為三類(lèi)：顆?；钚蕴?、蜂窩活性炭和活性炭纖維。粉炭多用于水處理和液體的脫色處理。

二、活性炭吸附劑的特點(diǎn)

活性炭是一種非極性吸附劑，具有疏水性和親有機物的性質(zhì)，它能吸附絕大部分有機氣體，如苯類(lèi)、醛酮類(lèi)、醇類(lèi)、烴類(lèi)等以及惡臭物質(zhì)，因此，活性炭常被用來(lái)吸附有機溶劑和處理惡臭物質(zhì)。經(jīng)過(guò)活化處理的活性炭，比表面積一般可達500～1700m2／g，具有優(yōu)異和廣泛的吸附能力。炭分子篩是新近開(kāi)發(fā)的一種孔徑均一的分子篩型活性炭新品種，孔徑一般在150nm以下，具有良好的選擇性吸附能力。

1、顆?；钚蕴?/span>

普通顆?；钚蕴靠讖讲痪?，其中絕大多數為小孔，孔徑一般在15nm以下，除此之外，還有少量的中孔和大孔。正是由于活性炭的孔徑范圍寬，它適用于幾乎所有有機氣體的吸附，即使對一些極性吸附質(zhì)，仍然表現出了它的優(yōu)良的吸附能力，如在SO2、NOx、Cl2、H2S、CO2等有害氣體治理中，有著(zhù)廣泛的用途。因此，在吸附操作中，活性炭是一種首選的優(yōu)良吸附劑。為了適應一些大分子混合物的吸附處理，近些年又出現了以中孔為主的活性炭，這類(lèi)活性炭在處理汽油、石腦油等這些含有大分子的混合尾氣中發(fā)揮出了它獨特的優(yōu)勢。

2、蜂窩活性炭

蜂窩活性炭是把粉末狀活性炭、水溶性粘合劑、潤滑劑和水等經(jīng)過(guò)配料、捏合后擠出成型，再經(jīng)過(guò)干燥、炭化、活化后制成的蜂窩狀吸附材料。蜂窩活性炭的吸附性能基本上等同于顆?；钚蕴?，與普通的顆?；钚蕴肯啾?，它的優(yōu)點(diǎn)是阻力小，適合處理大風(fēng)量的氣體。

3、活性炭纖維

活性炭纖維是利用超細纖維如粘膠纖維絲、酚醛或腈綸纖維絲等制成粘狀、布狀或繩狀，然后再經(jīng)過(guò)高溫（950℃以上）炭化—活化制成。比表面積達1000~2500 m2/g。同時(shí)，由于其微孔都開(kāi)在纖維細絲表面，因而孔道極短，與顆?；钚蕴勘认嗖?/span>2~3個(gè)數量級。同時(shí)，孔徑均一，絕大多數為特別適合氣體吸附的2nm左右的微孔，因而具有更大的有效比表面積。根據Langmuir吸附理論，吸附劑的吸附容量是和它的比表面積成正比的，據文獻介紹，它的吸附容量是普通顆?；钚蕴康?/span>1～40倍，吸附速率是顆?；钚蕴康?/span>10～100倍，又加

上孔道極短，使得活性炭纖維吸附和脫附速率高；同時(shí)，使得吸附床層內不易積水。另外，活性炭纖維使用壽命長(cháng)，在同等條件下，是普通顆?；钚蕴康?/span>3～4 倍，大大延長(cháng)了設備的使用壽命，相比之下，使設備的年均投資大為降低。因此，活性炭纖維在吸附VOCs工程中得到了廣泛的應用。

三、處理VOCs工程中活性炭吸附劑的選擇

1、選擇原則

在VOCs處理中，對活性炭吸附劑選擇的原則是：根據所吸附的有機氣體的分子動(dòng)力學(xué)直徑去選擇具有合適孔徑的活性炭，其次再去考慮吸附劑的比表面積。目前在對活性炭吸附能力的評價(jià)指標中，給出了許多指標，如吸苯率、碘值、CTC（四氯化碳值）、丁烷值等，筆者認為，在所有指標中，只有活性炭的比表面積才是最靠譜的，而其它的評價(jià)指標都是在特定條件下測定的，而那些特定條件與你的具體工程實(shí)際很難一致，所以，那些指標在選擇吸附劑時(shí)只能作為參考，而比表面積才是活性炭吸附能力的重要指標。

這里還必須強調一下，活性炭的比表面積所指的是有效比表面積。由于活性炭的制備條件不同，造成了它里面的孔道不均勻，有些孔道的孔口過(guò)于狹窄，雖然孔道內的尺寸較大，但是由于孔口較小，使得吸附質(zhì)分子無(wú)法進(jìn)入，因此，在活性炭比表面積概念中就出現了有效比表面積的概念。因此，當你利用比表面積的指標去選擇活性炭時(shí)，為了準確選擇，建議大家最好對吸附劑的比表面積進(jìn)行一下實(shí)際測定（GB/T 7702.21-1997 煤質(zhì)顆?；钚蕴吭囼灧椒?/span>--比表面積的測定 ）。

2、處理VOCs工程中，對三種活性炭吸附劑的選擇

（1）如果你的工程中所處理的有機物成分比較單一，確認不含分子動(dòng)力學(xué)直徑超過(guò)2nm的大分子物質(zhì)，建議你最好選擇活性炭纖維作吸附材料。因為它吸附容量大，吸附速度快，極易脫附，而且使用壽命長(cháng)。在一些場(chǎng)合，采用水蒸氣脫附后，可以不用干燥，直接轉入吸附程序。尤其適用于中、高濃度廢氣的回收上，表現出很大的優(yōu)越性，尤以節能方面最為突出，在采用水蒸氣脫附時(shí)，它的蒸汽耗量只有普通顆?；钚蕴康?/span>20%-25%。

 在這里有必要提醒一句：活性炭纖維是吃“細糧”的，即它只適應于分子動(dòng)力學(xué)直徑小于2nm的氣體的吸附。

（2）在處理混合的、而且成分比較復雜的有機氣體時(shí)，比如大量的包裝印刷行業(yè)、噴漆行業(yè)、涂布行業(yè)等產(chǎn)生的有機廢氣，在作好前處理的前提下，建議采用普通顆?；钚蕴?，因為它具有很寬的孔徑，能夠適應多種分子動(dòng)力學(xué)直徑的有機分子的吸附。

（3）對于一些特大分子的混合物，如汽油、石腦油等，建議采用中孔活性炭作吸附材料。因為它的內部含有大量的中孔，可以適應大分子的吸附。

（4）對于大風(fēng)量、低濃度的混合氣體，為了降低床層的阻力，建議最好采用蜂窩活性炭作為吸附材料，在吸附床層的設計上，盡可能地加大床層的面積，以降低氣流的流通阻力，從而達到降低運行費用的目的。

四、結論

在采用吸附法處理VOCs的工程中，首選的吸附劑應該是活性炭類(lèi)吸附劑。而要想達到好的吸附效果又節能的目的，必須認真研究所處理氣體的成分和其中物質(zhì)的氣體分子動(dòng)力學(xué)直徑，去選擇適合該種廢氣的活性炭吸附劑：

（1）若工程中所處理的有機物成分比較單一，確認不含分子動(dòng)力學(xué)直徑超過(guò)2nm的大分子物質(zhì)，建議選擇活性炭纖維作吸附材料；

（2）在處理混合的、而且成分比較復雜的有機氣體時(shí)，宜采用普通顆?；钚蕴孔魑讲牧?；

（3）對于一些特大分子的混合物，如汽油、石腦油等，建議采用中孔活性炭吸附材料。 

（4）對于大風(fēng)量、低濃度的混合氣體，建議采用蜂窩活性炭作為吸附材料。

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