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淺談活性炭吸附工藝治理VOCs工業(yè)廢氣的問題
閱讀:307 發(fā)布時間:2022-6-25,活性炭吸附過程是VOCs處理行業(yè)中使用廣泛,簡單的治理工藝,它主要通過活性炭的自然吸附能力吸附廢氣。 當(dāng)吸附達到飽和時,活性炭將解吸并再生或移交給專業(yè)的危險廢物處理公司。 關(guān)于活性炭吸附過程對活性炭質(zhì)量的要求,生態(tài)和環(huán)境部實際上早前已經(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程簡單實用,但仍有一些我們需要進一步規(guī)范化這個問題,但是回到最初的觀點是,任何VOCs治理工藝都有其適用范圍。
來看看吸附過程:
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,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)生毛細管冷凝,吸附容量大;
4.分子直徑遠小于孔的直徑,吸附分子很容易解吸,解吸速率高,低濃度下的吸附量較小。
國內(nèi)運用活性炭吸附的治理工藝設(shè)備,制造其的環(huán)保公司對設(shè)備的除污參數(shù),基本上都會提到這類設(shè)備的除污效率達到90%以上,但是事實呢? 經(jīng)專家和實驗數(shù)據(jù)表明,在實際除污應(yīng)用過程中,除污效率達到90%以上只是理論值。但是,在不同的工作環(huán)境下,其除污效率遠比這個理論數(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題,隨著吸附劑的消耗,吸附能力也變?nèi)?,使用一段時間后可能會出現(xiàn)吸附量小或失去吸附功能,不適用于高濃度廢氣。吸附時,存在吸附的專一性問題,對混合氣體,可吸附性會減弱,同時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,并沒有達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VOCs 氣源進行冷卻才能達到這個溫度,而在實際的工作環(huán)境中很難做到恒溫吸附VOCs,如果廢氣的溫度超過400℃,活性炭的吸附效率就會急速下降。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 的活性炭會因氣溫或氣壓的改變又釋放脫附VOCs。
3、相對濕度影響
相對濕度也會對活性炭吸附設(shè)備的吸附效率產(chǎn)生影響。
從我國華南地區(qū)的一個沿海大省發(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35℃的氣候,碳箱蓄熱近50℃。另外,該省自2016年3月開始,平均濕度長期超過70%了。再加上企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs 的溫度長期偏高,所含的濕氣也超過了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?;钚蕴课皆O(shè)備的整體吸附效率不到其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的50%??上攵?,在這種情況下,排出的氣體,所含的VOCs肯定是超出了國家規(guī)定的可排放標(biāo)準(zhǔn),直接對大氣產(chǎn)生了污染。
4、氣壓影響
活性炭吸附VOCs過程,如果從低濃度向高濃度吸附,需要確保活性炭在負壓環(huán)境下才能進行,在工廠生產(chǎn)實際應(yīng)用中,設(shè)備不可能不停運作。當(dāng)停止工作不再形成負壓的環(huán)境,活性炭已經(jīng)吸附的VOCs會脫附釋放,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。活性炭表面酸性增加,則對酸性及中性有機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。因為活性炭的吸附是無選擇性的,除了吸附VOCs,也會吸附粉塵,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
活性炭雖然便宜,但使用活性炭吸附法處理VOCs達標(biāo)排放實際運維費用是十分高昂的,同時自然吸、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)保達標(biāo)。且大量飽和后的活性炭處理更耗費巨大,該方法僅是將污染物吸附轉(zhuǎn)移,如對飽和后活性炭轉(zhuǎn)移過程無嚴(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)沒有活性炭,活性炭設(shè)施過于簡陋、幾乎不換炭,活性炭選用與實際設(shè)計不符,使用量過少等),但環(huán)保部門終會有所行動的,存在著巨大環(huán)保風(fēng)險。而且容易造假應(yīng)付環(huán)保管理。(如:炭箱內(nèi)沒有活性炭,活性炭設(shè)施過于簡陋、幾乎不換炭,活性炭實際工程與設(shè)計不符,使用量過少等。)
8、使用過后的廢活性炭是危險廢物
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性,因此被拋棄的純活性炭不屬于危險廢物。
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)單位或個人進行處置。禁止將廢活性炭交給供貨商帶回。(這是實務(wù)工作常見的違法情形)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)備相對簡單,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,短時間內(nèi)活性炭橫截面積的吸附效果也顯著,但是,對于源源不斷的廢氣氣流,這只是很小的一部分吸附,容易達到飽和,對于總體的吸附效率很低;再者,對廢氣中的臭氧、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)計時要充分考慮安全。
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,并沒有達到分解有害氣體的功效。
3、 運維費用十分高昂。
4、 受溫度、濕度、氣壓、PH值及粉塵的影響極大,難穩(wěn)定環(huán)保達標(biāo)。
5、 企業(yè)易造假,存在著巨大環(huán)保風(fēng)險。
6、使用過后的廢活性炭是危險廢物。
7、后期處理及其麻煩。
8、安全性低,易燃易爆。