甲苯在活性炭纤维上的吸附与脱附研究

摘要：研究了新型高效吸附材料活性炭纤维（ACF）对甲苯废气的吸附及再生的效果。利用GC-900气相色谱分析仪检测甲苯的浓度，通过实验研究甲苯在活性炭上的吸附与脱附。实验结果表明，用该工艺处理的甲苯废气可以达标排放，实验对工业实际应用具有一定的指导意义。

关键词：活性炭纤维 有机废气 吸附 再生

废气治理是大气污染控制过程中的一个重要环节。有机挥发性气体广泛存在于工业和家庭设施中，不仅给工农业生产造成影响，而且对人体的健康也有极大的危害。空气中挥发性有机物(VOCs)是石油、化工和一些轻工业如制药、印刷、涂料、制鞋、玩具等行业在生产中产生的最常见的污染物。一些则是剧毒物质，如某些树脂、含氯化合物(氯乙烯等)、有机磷化合物等；更多的是毒性较小的VOCs，如醛、酮、烷烃、苯环系列及其衍生物等，长时暴露在这些物质污染的环境中就会引起中毒事故，严重的导致终身伤残，甚至致死[1]。VOCs的污染防治问题逐渐受到重视，引进国外治理设备存在投资大、运行成本高的问题，国内传统工艺存在技术落后、运行不稳定、效率低的问题，因此亟待研究开发新的治理工艺。

吸附法作为处理有机废气的应用最为广泛，以其去除率高、净化彻底、能耗低等特性越来越受到人们的关注。活性炭纤维(ACF)是20世纪70年展起来的，以其独特、优越的性能大大增强了炭质吸附剂的功能，拓宽了炭质吸附剂的应用领域，是一种新型、高效的吸附材料。与传统的活性炭相比，ACF具有优良的结构特征，它含碳量高、比表面积大，微孔丰富、孔径分布窄，并带有一定量的表面官能团。这些特征有利于吸附和脱附，使得ACF对各种有机化合物具有较大的吸附量和较快的吸脱附速度[2]。而且，ACF可以制成布、毡等各种各样的形状，这就使得它比传统的活性炭颗粒具有更优越的吸附性[3]。近年来研究人员对ACF对气体的吸附特性做了很多研究，如VOCs、NOx和SO2等。本实验以甲苯为研究对象，采用粘胶基ACF吸附装置对甲苯废气进行吸、脱附实验研究。

1 实 验

1.1 实验材料

吸附剂：本实验采用粘胶基ACF作为吸附剂，表1是粘胶基ACF的结构和功能参数。

吸附质：甲苯（广州化学试剂厂），分析纯。

表1 粘胶基ACF的结构和功能参数

名 称

图4 吸附过程穿透曲线

由图4可看出，在气体流量和进口浓度基本不变的情况下，改变ACF填充高度对穿透曲线基本上没什么影响。李立清等[5]研究的实验中提到床层高度、吸附柱空塔速度只是让吸附和脱附穿透曲线左右平移。叶振华[6]也提出，当气体流速和进口浓度一定时，形成浓度波并移动一段距离后波形固定不变，不因改变床层高度而改变。因此，改变ACF的填充高度在本质上对吸附量并没有什么影响。

2.4 两种再生方法的比较

表5 实验条件

名称