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            活性碳纖維用于有機廢氣處理分析

            文章來源:恒峰藍環境 發布時間: 2022-10-14 08:56:42

            有機廢氣處理過程中有的會用到活性碳纖維,這是一種由C,H,O3種元素組成的,主要成分是碳。碳原子以類似石墨微晶片層形式存在的吸附物質,其吸附容量大,吸附脫附速度快,現在應用比較的廣泛,下面跟恒峰藍小編一起來看看活性碳纖維用于有機廢氣處理分析。


            活性碳纖維吸附裝置


            活性炭纖維英文簡稱ACF,亦稱纖維狀活性炭,是20世紀60年代繼粉末狀、粒狀活性炭之后發展起來的第三代高效活性吸附材料和環保工程材料,其超過50%的碳原子位于內外表面,構筑成獨特的吸附結構,被稱為表面性固體。它是由纖維狀前軀體經由碳化、活化制成。活性炭纖維是由C,H,O3種元素組成的,主要成分是碳。碳原子以類似石墨微晶片層形式存在,約占總數的60%,含氧官能團如羥基、醚基約占25%,羰基、羧基、酯基約占10%,此外還有其它形式的官能團以及金屬等。活性碳纖維的基本機能取決于其先驅體的物理和化學性質,而它在各個領域中的應用又是由其基本機能決定的。與傳統炭吸附材料比擬,ACF具有獨特的化學結構和物理結構,因而它具有含碳量高、比表面積大、微孔豐碩且分布窄,吸附速度快,吸附容量大,再生輕易等后者不可相比的優異吸附脫附機能。活性炭纖維的比表面積一般可達1000~1600m2/g,微孔體積占總體積90%左右,其微孔直徑為10μm~40μm。


            活性碳纖維用于有機廢氣處理的特性


            吸附容量大


            ACF的吸附作用一直是人們研究和應用的熱門,活性炭纖維具有發達的微孔結構,因而吸附量大。對有機氣體、惡臭、腥臭物質,水溶液里的無機物、染料、有機物及重金屬離子吸附量比顆粒狀、粉狀活性炭高幾倍至幾十倍。對細菌、低濃度吸附質的吸附能力特別優良。


            吸附脫附速度快


            ACF表面主要是孔徑分布集中的微孔,吸附質無需象活性炭一樣經長間隔的大孔,過渡孔到達微孔,粒內擴散阻力小,因而吸附速度快,對氣體液體的吸附一般能在數十秒至數分種內即可達到吸附平衡。脫附速度快,且再生輕易,用120~150℃熱空氣加熱10~30min即可完全脫附。在多次吸、脫附過程中,仍能保持原有的吸附機能。


            活性碳纖維的氧化還原機能在其溶液中吸附金屬離子時表現最為顯著。活性炭纖維的氧化還原特性是由一系列電極電位不同的表面活性基團引起的,活性炭纖維可以作為還原劑,也可用作氧化劑,這取決于所用體系的電位高低。活性炭纖維在一定的催化溫度下表現出很高的催化特性,通過用H2SO4活化ACF,使其表面有催化能力,可以在NH3存在下把NO還原成N2。


            ACF還兼有纖維的各種特性,能制成纖維束、紙、布、氈等外形,且機能良好,還能耐高溫、酸、堿,且能對活性炭纖維進行改性,大大拓寬其用途。因為以上機能,活性炭纖維一問世就得到人們廣泛的關注和深入的研究,目前被廣泛應用于冶金、食物、化工、醫藥、環保等領域。


            跟著有機化工產品在產業中的廣泛應用,進入大氣中的有機污染物越來越多,主要是低沸點、易揮發的有機物(VOCs)。它們主要來源于石油化工行業所排放的廢氣;造紙、油漆、涂料、采礦和紡織等行業所排放的有機溶劑。其中產業出產中的涂裝業是廢氣污染嚴峻的行業,涂料則是起主導作用的第一要素。涂裝功課中所使用的涂料,大部門為溶劑性涂料,其溶劑含量為60%左右,這部門溶劑最后都披發到功課環境和大氣中去,不但鋪張資源,而且給工人的健康和大氣環境造成危害,其中70%左右的溶劑在工人噴涂及流平階段揮發,通過抽風系統排出,30%左右的溶劑在工件涂層固化階段前期,通過固化設備的排氣系統排出。目前,我國常用涂料所產生的廢氣種類有三苯(苯、甲苯、二甲苯)、苯乙烯環己酮、丙酮、松節油,甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、溶劑汽油、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯等。其中,溶于水的有丙酮、醇類等;微溶于水的有醋酸乙酯、醋酸丁酯等,不溶于水的為三苯等。綜觀海內外該類有害氣體的管理技術,一類是采用焚燒和催化燃燒的凈化技術,另一類是吸附后的回收利用技術。從符合可持續發展的要求看吸附法更為合用。因為ACF具有優良的吸附脫附機能,可有效地將出產中產生的低沸點化合物、脂肪族化合物及VOCs等危害人體健康的有機溶劑脫除并回收,因此ACF起著替換顆粒和粉末活性炭在有機廢氣處理中的作用。


            含苯系物廢氣處理


            在噴漆行業中,大量的苯、甲苯、二甲苯等有機廢氣排放到空氣中,嚴峻污染大氣環境,金毓荃等用比表面積為1200m2/g。纖維絮片單層厚度2mm的活性炭纖維處理苯系廢氣,當在濾速為0.20m/s以下時,ACF對苯、甲苯、二甲苯及其混合物的凈化效率高達90%以上,ACF對3種不同物料的凈化效率依次是鄰二甲苯>甲苯>苯;在濾速為0.20m/s,ACF對苯系混合物的吸附容量為195mg/g左右;對ACF進行脫附后再進行吸附,連續14次實驗其結果基本保持不變。汪明光等開發了活性炭纖維吸附處理含甲苯廢氣技術,并用熱風解吸工藝進行了實驗。在中試實驗裝置中,活性炭纖維用量510kg,裝料厚度50mm下經由吸附、脫附實驗,入口濃度為1600mg/m3的廢氣吸附1h,每公斤ACF的吸附量為0.22~0.25kg甲苯。


            醋酸丁酯廢氣處理


            目前,很多涂裝行業采用醋酸丁酯作溶劑,故出產過程中產生大量的含醋酸丁酯廢氣,造成污染。孫彤等用活性碳纖維作為吸附材料,以恒溫恒壓的空氣作載氣,通過鼓泡法配置一定濃度的醋酸丁酯氣體,當氣速為0.06m/s時,ACF平衡吸附量近600mg/g,實驗結果表明,在溫度、氣體流速、氣體濃度3個因素中,溫度對ACF的平衡吸附量影響最大,跟著溫度的升高,ACF對醋酸丁酯的平衡吸附量下降,傳質系數減少,穿透層高度增大。


            含烷烴廢氣處理


            徐雪峰等以ACF為吸附材料,采用吸附法對含環己烷有機廢氣進行吸附、回收、凈化處理,運行結果表明,在廢氣量為50~300m3/h,廢氣含環己烷質量百分率為0.1~1.34%的前提下,用活性炭纖維進行吸附解吸,環己烷的回收率達88%,經濟效益十分顯著。在感光膠片的出產過程中有大量的二氯甲烷廢氣排出。


            甲醇廢氣處理


            陸安慧等研究了PAN基炭纖維預氧氈、炭氈、空氣氧化氈、KOH活化氈對甲醇這種有極性的小分子的吸附機能實驗。實驗發現活化程度高的ACF對甲醇蒸氣表現出較高的吸附能力。P.Navarri等對二甲醛和乙酸乙酯利用炭纖維材料進行吸附處理,著重研究了不同碳纖維、纖維層數、不同氣體以及氣體濃度間的關系,取得了較好的效果。ACF吸附容量大而且脫附速度快,在溶劑回收方面也得到應用。


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            活性碳纖維用于有機廢氣處理分析

            有機廢氣處理過程中有的會用到活性碳纖維,這是一種由C,H,O3種元素組成的,主要成分是碳。碳原子以類似石墨微晶片層形式存在的吸附物質,其吸附容量大,吸附脫附速度快,現在應用比較的廣泛,下面跟恒峰藍小編一起來看看活性碳纖維用于有機廢氣處理分析。


            活性碳纖維吸附裝置


            活性炭纖維英文簡稱ACF,亦稱纖維狀活性炭,是20世紀60年代繼粉末狀、粒狀活性炭之后發展起來的第三代高效活性吸附材料和環保工程材料,其超過50%的碳原子位于內外表面,構筑成獨特的吸附結構,被稱為表面性固體。它是由纖維狀前軀體經由碳化、活化制成。活性炭纖維是由C,H,O3種元素組成的,主要成分是碳。碳原子以類似石墨微晶片層形式存在,約占總數的60%,含氧官能團如羥基、醚基約占25%,羰基、羧基、酯基約占10%,此外還有其它形式的官能團以及金屬等。活性碳纖維的基本機能取決于其先驅體的物理和化學性質,而它在各個領域中的應用又是由其基本機能決定的。與傳統炭吸附材料比擬,ACF具有獨特的化學結構和物理結構,因而它具有含碳量高、比表面積大、微孔豐碩且分布窄,吸附速度快,吸附容量大,再生輕易等后者不可相比的優異吸附脫附機能。活性炭纖維的比表面積一般可達1000~1600m2/g,微孔體積占總體積90%左右,其微孔直徑為10μm~40μm。


            活性碳纖維用于有機廢氣處理的特性


            吸附容量大


            ACF的吸附作用一直是人們研究和應用的熱門,活性炭纖維具有發達的微孔結構,因而吸附量大。對有機氣體、惡臭、腥臭物質,水溶液里的無機物、染料、有機物及重金屬離子吸附量比顆粒狀、粉狀活性炭高幾倍至幾十倍。對細菌、低濃度吸附質的吸附能力特別優良。


            吸附脫附速度快


            ACF表面主要是孔徑分布集中的微孔,吸附質無需象活性炭一樣經長間隔的大孔,過渡孔到達微孔,粒內擴散阻力小,因而吸附速度快,對氣體液體的吸附一般能在數十秒至數分種內即可達到吸附平衡。脫附速度快,且再生輕易,用120~150℃熱空氣加熱10~30min即可完全脫附。在多次吸、脫附過程中,仍能保持原有的吸附機能。


            活性碳纖維的氧化還原機能在其溶液中吸附金屬離子時表現最為顯著。活性炭纖維的氧化還原特性是由一系列電極電位不同的表面活性基團引起的,活性炭纖維可以作為還原劑,也可用作氧化劑,這取決于所用體系的電位高低。活性炭纖維在一定的催化溫度下表現出很高的催化特性,通過用H2SO4活化ACF,使其表面有催化能力,可以在NH3存在下把NO還原成N2。


            ACF還兼有纖維的各種特性,能制成纖維束、紙、布、氈等外形,且機能良好,還能耐高溫、酸、堿,且能對活性炭纖維進行改性,大大拓寬其用途。因為以上機能,活性炭纖維一問世就得到人們廣泛的關注和深入的研究,目前被廣泛應用于冶金、食物、化工、醫藥、環保等領域。


            跟著有機化工產品在產業中的廣泛應用,進入大氣中的有機污染物越來越多,主要是低沸點、易揮發的有機物(VOCs)。它們主要來源于石油化工行業所排放的廢氣;造紙、油漆、涂料、采礦和紡織等行業所排放的有機溶劑。其中產業出產中的涂裝業是廢氣污染嚴峻的行業,涂料則是起主導作用的第一要素。涂裝功課中所使用的涂料,大部門為溶劑性涂料,其溶劑含量為60%左右,這部門溶劑最后都披發到功課環境和大氣中去,不但鋪張資源,而且給工人的健康和大氣環境造成危害,其中70%左右的溶劑在工人噴涂及流平階段揮發,通過抽風系統排出,30%左右的溶劑在工件涂層固化階段前期,通過固化設備的排氣系統排出。目前,我國常用涂料所產生的廢氣種類有三苯(苯、甲苯、二甲苯)、苯乙烯環己酮、丙酮、松節油,甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、溶劑汽油、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯等。其中,溶于水的有丙酮、醇類等;微溶于水的有醋酸乙酯、醋酸丁酯等,不溶于水的為三苯等。綜觀海內外該類有害氣體的管理技術,一類是采用焚燒和催化燃燒的凈化技術,另一類是吸附后的回收利用技術。從符合可持續發展的要求看吸附法更為合用。因為ACF具有優良的吸附脫附機能,可有效地將出產中產生的低沸點化合物、脂肪族化合物及VOCs等危害人體健康的有機溶劑脫除并回收,因此ACF起著替換顆粒和粉末活性炭在有機廢氣處理中的作用。


            含苯系物廢氣處理


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            醋酸丁酯廢氣處理


            目前,很多涂裝行業采用醋酸丁酯作溶劑,故出產過程中產生大量的含醋酸丁酯廢氣,造成污染。孫彤等用活性碳纖維作為吸附材料,以恒溫恒壓的空氣作載氣,通過鼓泡法配置一定濃度的醋酸丁酯氣體,當氣速為0.06m/s時,ACF平衡吸附量近600mg/g,實驗結果表明,在溫度、氣體流速、氣體濃度3個因素中,溫度對ACF的平衡吸附量影響最大,跟著溫度的升高,ACF對醋酸丁酯的平衡吸附量下降,傳質系數減少,穿透層高度增大。


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            甲醇廢氣處理


            陸安慧等研究了PAN基炭纖維預氧氈、炭氈、空氣氧化氈、KOH活化氈對甲醇這種有極性的小分子的吸附機能實驗。實驗發現活化程度高的ACF對甲醇蒸氣表現出較高的吸附能力。P.Navarri等對二甲醛和乙酸乙酯利用炭纖維材料進行吸附處理,著重研究了不同碳纖維、纖維層數、不同氣體以及氣體濃度間的關系,取得了較好的效果。ACF吸附容量大而且脫附速度快,在溶劑回收方面也得到應用。


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