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淺談活性炭吸附工藝治理VOCs工業(yè)廢氣的問(wèn)題
閱讀：293 發(fā)布時(shí)間：2022-6-25，活性炭吸附過(guò)程是VOCs處理行業(yè)中使用廣泛，簡(jiǎn)單的治理工藝，它主要通過(guò)活性炭的自然吸附能力吸附廢氣。 當(dāng)吸附達(dá)到飽和時(shí)，活性炭將解吸并再生或移交給專業(yè)的危險(xiǎn)廢物處理公司。 關(guān)于活性炭吸附過(guò)程對(duì)活性炭質(zhì)量的要求，生態(tài)和環(huán)境部實(shí)際上早前已經(jīng)有答復(fù)。 例如，生態(tài)與環(huán)境部：關(guān)于用于VOCs吸附的活性炭的碘值的答復(fù)，盡管活性炭的吸附過(guò)程簡(jiǎn)單實(shí)用，但仍有一些我們需要進(jìn)一步規(guī)范化這個(gè)問(wèn)題，但是回到最初的觀點(diǎn)是，任何VOCs治理工藝都有其適用范圍。
來(lái)看看吸附過(guò)程：
1.分子直徑大于孔的直徑，由于空間位阻，分子不能入孔，因此不吸附；
2.分子直徑等于孔的直徑，吸附劑的捕捉力很強(qiáng)，非常適合低濃度吸附；
3.分子直徑小于孔的直徑，孔內(nèi)發(fā)生毛細(xì)管冷凝，吸附容量大；
4.分子直徑遠(yuǎn)小于孔的直徑，吸附分子很容易解吸，解吸速率高，低濃度下的吸附量較小。
國(guó)內(nèi)運(yùn)用活性炭吸附的治理工藝設(shè)備，制造其的環(huán)保公司對(duì)設(shè)備的除污參數(shù)，基本上都會(huì)提到這類設(shè)備的除污效率達(dá)到90%以上，但是事實(shí)呢? 經(jīng)專家和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在實(shí)際除污應(yīng)用過(guò)程中，除污效率達(dá)到90%以上只是理論值。但是，在不同的工作環(huán)境下，其除污效率遠(yuǎn)比這個(gè)理論數(shù)值低。那這是什么原因呢？
1、吸附量小
物理吸附存在吸附飽和問(wèn)題，隨著吸附劑的消耗，吸附能力也變?nèi)?，使用一段時(shí)間后可能會(huì)出現(xiàn)吸附量小或失去吸附功能，不適用于高濃度廢氣。吸附時(shí)，存在吸附的專一性問(wèn)題，對(duì)混合氣體，可吸附性會(huì)減弱，同時(shí)也存在分子直徑與活性炭孔徑不匹配，造成脫附現(xiàn)象；更為明顯的是，從原理上看活性炭吸附只是將有毒害氣體轉(zhuǎn)移，并沒(méi)有達(dá)到分解有害氣體的功效。
2、溫度影響
在通常情況下，活性炭吸附設(shè)備在溫度方面，一般要求廢氣的溫度低于40℃，25℃的吸附條件比較好，原則上需要對(duì)VOCs 氣源進(jìn)行冷卻才能達(dá)到這個(gè)溫度，而在實(shí)際的工作環(huán)境中很難做到恒溫吸附VOCs,如果廢氣的溫度超過(guò)400℃，活性炭的吸附效率就會(huì)急速下降。而且，當(dāng)活性炭吸附一定量的VOCs 后暫停工作，則已經(jīng)吸附VOCs 的活性炭會(huì)因氣溫或氣壓的改變又釋放脫附VOCs。
3、相對(duì)濕度影響
相對(duì)濕度也會(huì)對(duì)活性炭吸附設(shè)備的吸附效率產(chǎn)生影響。
從我國(guó)華南地區(qū)的一個(gè)沿海大省發(fā)布的環(huán)境數(shù)據(jù)看到，自2016年4月，該省白天氣溫已經(jīng)出現(xiàn)30℃以上的溫度，甚至在7-9月份，頻繁地出現(xiàn)白天氣溫超過(guò)35℃的氣候，碳箱蓄熱近50℃。另外，該省自2016年3月開(kāi)始，平均濕度長(zhǎng)期超過(guò)70%了。再加上企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的VOCs 的溫度長(zhǎng)期偏高，所含的濕氣也超過(guò)了50%。因此，室外環(huán)境條件和廢氣環(huán)境條件共同作用下，導(dǎo)致了活性炭吸附效率大為降低。活性炭吸附設(shè)備的整體吸附效率不到其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的50%。可想而知，在這種情況下，排出的氣體，所含的VOCs肯定是超出了國(guó)家規(guī)定的可排放標(biāo)準(zhǔn)，直接對(duì)大氣產(chǎn)生了污染。
4、氣壓影響
活性炭吸附VOCs過(guò)程，如果從低濃度向高濃度吸附，需要確?；钚蕴吭谪?fù)壓環(huán)境下才能進(jìn)行，在工廠生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)備不可能不停運(yùn)作。當(dāng)停止工作不再形成負(fù)壓的環(huán)境，活性炭已經(jīng)吸附的VOCs會(huì)脫附釋放，再次污染環(huán)境。
5、酸性氣體影響
活性炭表面酸性與吸附平衡有著密切的關(guān)系?；钚蕴勘砻嫠嵝栽黾?，則對(duì)酸性及中性有機(jī)物的吸附能力大幅降低，而大部分VOCs均顯酸性。
6、粉塵影響
活性炭對(duì)VOCs 的吸附則主要受活性炭比表面積、孔徑大小等物理特性的影響。因?yàn)榛钚蕴康奈绞菬o(wú)選擇性的，除了吸附VOCs,也會(huì)吸附粉塵，隨著活性炭表面粉塵量的增加，活性炭的微孔被堵塞，比表面積降低，降低活性炭對(duì)VOCs的吸附能力，致使活性炭“中毒”失活。
7、企業(yè)易造假，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)
活性炭雖然便宜，但使用活性炭吸附法處理VOCs達(dá)標(biāo)排放實(shí)際運(yùn)維費(fèi)用是十分高昂的，同時(shí)自然吸、脫附管理難、適用性受多種因素影響，不適合含粉塵、水汽、乳狀物等廢氣處理，難穩(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。且大量飽和后的活性炭處理更耗費(fèi)巨大，該方法僅是將污染物吸附轉(zhuǎn)移，如對(duì)飽和后活性炭轉(zhuǎn)移過(guò)程無(wú)嚴(yán)格把關(guān)跟蹤，則極易造成二次污染。但因前期投資少，企業(yè)自然選用較多，現(xiàn)雖監(jiān)管難（炭箱內(nèi)沒(méi)有活性炭，活性炭設(shè)施過(guò)于簡(jiǎn)陋、幾乎不換炭，活性炭選用與實(shí)際設(shè)計(jì)不符，使用量過(guò)少等），但環(huán)保部門終會(huì)有所行動(dòng)的，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。而且容易造假應(yīng)付環(huán)保管理。（如：炭箱內(nèi)沒(méi)有活性炭，活性炭設(shè)施過(guò)于簡(jiǎn)陋、幾乎不換炭，活性炭實(shí)際工程與設(shè)計(jì)不符，使用量過(guò)少等。）
8、使用過(guò)后的廢活性炭是危險(xiǎn)廢物
性炭形狀不定，通常是黑色粉末狀或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀，通過(guò)加工處理所獲得。由于活性炭本身具有的吸附性能，能夠吸大多數(shù)大氣污染物，吸附效率較為理想，因此在生活中常被當(dāng)作吸附劑使用。活性炭本身不具備危險(xiǎn)性，因此被拋棄的純活性炭不屬于危險(xiǎn)廢物。
9、后期處理及其麻煩
產(chǎn)生了VOCs廢活性炭該如何處理？首先，廢活性炭的管理計(jì)劃必須向環(huán)保部門備案。其次，企業(yè)不得擅自處置廢活性炭。最后，企業(yè)必須委托具資質(zhì)單位或個(gè)人進(jìn)行處置。禁止將廢活性炭交給供貨商帶回。（這是實(shí)務(wù)工作常見(jiàn)的違法情形）違法處置VOCs廢活性炭，該承擔(dān)民事、行政、刑事責(zé)任。
10、安全性低
雖然活性炭吸附技術(shù)的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，只需將一定量的活性炭顆粒固定在載體上就可以使用，且活性炭吸附在VOCs的穩(wěn)定氣流中，短時(shí)間內(nèi)活性炭橫截面積的吸附效果也顯著，但是，對(duì)于源源不斷的廢氣氣流，這只是很小的一部分吸附，容易達(dá)到飽和，對(duì)于總體的吸附效率很低；再者，對(duì)廢氣中的臭氧、氮氧化物需要特種吸附材料吸附，常用的活性炭吸附材料不能滿足。此外，由于VOCs絕大部分是易燃、易爆的化合物，VOCs處理工程在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮安全。
總結(jié)：
1、活性炭吸附量小，不適用于高濃度以及混合氣體廢氣。
2、活性炭吸附只是將有毒害氣體轉(zhuǎn)移，并沒(méi)有達(dá)到分解有害氣體的功效。
3、 運(yùn)維費(fèi)用十分高昂。
4、 受溫度、濕度、氣壓、PH值及粉塵的影響極大，難穩(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。
5、 企業(yè)易造假，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。
6、使用過(guò)后的廢活性炭是危險(xiǎn)廢物。
7、后期處理及其麻煩。
8、安全性低，易燃易爆。