活性炭吸脱附系统中脱附温度影响因素及脱附效果解析
2019-01-16
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活性炭脱附VOCs效果分析

(1)脱附温度与饱和蒸气压的关系。从脱附原理上讲,吸附质从吸附剂表面脱附的根本原因是,吸附质分子必须克服吸附剂表面对它的引力,增大它脱离表面的推动力。也就是说,要想使吸附质分子从吸附剂表面脱附下来,就必须给它能量或推动力,使其能够从吸附剂表面“蒸发”到吸附剂孔道中,从而进入气相主体。而在通常采用的脱附方法中,加热脱附是给其提供能量,以增加分子的动能;吹扫脱附和降压(真空)脱附,都是为了降低吸附剂孔道中废气分子的分压,也就是蒸气压,给废气造成一个浓度差,从而给废气分子由吸附剂表面向气相转移提供一个推动力,这个推动力越大,废气分子的脱附速度就越快。所以,从这个理论出发就不难理解,吸附质的脱附温度是与其饱和蒸气压直接相关的,而与它的沸点无关。

(2)一些饱和蒸气压较低的物质在脱附时,温度过高反而会使脱附率下降。从吸附的分类上说,可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附,所形成的键能只在范德华力的范围,即*大只有80kJ/kmol左右,而化学吸附的吸附键力可达到400kJ/kmol以上。在物质的吸附上,往往存在一种现象:当温度低时是物理吸附,如果温度升高,则可能转变为化学吸附。也就是说,当脱附温度过高时,使本来存在的物理吸附状态可能转化成化学吸附状态,使得吸附键的键能大大增加,因而反而不易脱附下来。这就是为什么温度过高,反而使物质脱附率下降的原因。

当然,要想彻底搞清这个问题,只能对两种状态的吸附键的键能进行测定。但目前对吸附键键能的测定还较困难,虽然有人采用同步辐射光电离的方法,能够测定一些物质的化学键的键能,但采用此法能不能很好地测定吸附键的键能,目前还未见报道。


对脱附温度确定方法的建议

(1)对于饱和蒸气压>10kPa的物质,原则上都可以采用100℃的水蒸汽进行脱附;但从节约能源的角度讲,建议对饱和蒸气压较大且沸点较低(如<70℃)的物质,如:丙酮:沸点56.1℃,饱和蒸气压2371.86kPa (100℃);四氢呋喃:沸点66℃,饱和蒸气压101.33kPa(66.0℃);二氯甲烷:沸点39.75℃,饱和蒸气压80.00kPa(35℃)等,建议采用较低温度的氮气进行脱附,这样不仅可降低脱附剂的温度,同时在对脱附后混合气体冷凝时,也不用采用温度很低的冷凝水进行冷凝分离(如二氯甲烷需要采用7℃低温水进行冷凝分离),就可以节约能源。由于采用了氮气脱附,也就省去了对冷凝水的处理问题。

(2)对于饱和蒸气压较低的物质采用高温脱附时,也要采用适当的温度进行脱附,这样既能收到高的脱附效率,也能达到节能目的。

当然,对于各种物质脱附温度的选择,目前还没有现成的数据可以查询,还需要进行反复实验才能初步确定,然后再进行经济可行性分析,才能*后确定所选择的脱附温度是否合适。