活性炭吸附甲苯蒸气

活性炭吸附甲苯蒸气，在一种气固旋风分离器中研究了通过活性炭吸附剂吸附诸如甲苯蒸气的有气味的化合物。将旋风分离器进行了早期改造。建议的工艺可能有助于减少工业废气中的气体和粉尘，特别是在处理低浓度的有气味元素和大量的粉尘流量时。在该装置中，当使用中值粒度为27.03μm的活性炭颗粒时，400ppm浓度下的甲苯捕获效率上升至77.4%。活性炭的最大吸附值可达96%并且可以根据尺寸和流量收集以供再次使用。通过热处理再生的活性炭在整个重复测试中显示出高达66.7%的吸附潜力。

　　甲苯通常在50ppm到几千ppm的高浓度下被发现，被认为是典型的有气味的气体元素，特别是在溶剂和喷漆工艺中。甲苯过量可能引起急性症状，影响眼睛，神经系统和肾脏。已经提出了许多用于甲苯去除的技术，例如吸附，光催化分解，膜分离和氧化。其中，使用活性炭的吸附是最常用的方法，因为它具有高效率，大比表面积以及可回收和可重复使用的能力。由于其稳定的操作和可重复使用的吸附剂，大多数研究都是在填充床上进行，其表面速度从0.05至10米/秒不等。然而，在尘埃气流中，细小的灰尘可能会覆盖吸附剂表面并阻塞多孔床，从而阻碍甲苯分子与颗粒状活性炭之间的接触。

　　另一方面，在具有并流活性炭和气体污染物的系统中，活性炭在退出之前必须回收再利用。最近引入的双袋式过滤器布局通过吸附剂如活性炭颗粒捕获有害气体，然后将活性炭收集在辅助袋中。虽然这个系统可能由于高质量传输和接触频率而提高了气体捕获能力，但它会产生非常高的附加耐压性。循环流化床也被用于挥发性有机化合物(VOC)的吸附。但是，随着流动速度的增加，吸附效率降低。尤其是动床会因机械摩擦而释放细小的尘埃，造成操作不稳定。从而加了一个装置，该装置收集大部分通过主旋风分离器的涡流探测器逸出的活性炭，利用存在于出口气流中的残余涡流。将螺旋流动导向器插入测试旋风器的涡流探测器中以沿着系统引导具有增强的涡流强度的活性炭颗粒。当在旋风分离器的离心力场中行进时，活性炭颗粒吸附气相甲苯并且可以在环形空间中回收。

　　甲苯在双气固旋风分离器中被活性炭吸附

　　活性炭吸附剂的吸附容量，目前高流速双气固旋风分离器的吸附过程作为一种动员气体粒子系统。根据活性炭的尺寸，流速和回收来检查注入的颗粒活性炭的甲苯去除效率。不幸的是，如图1所示，一些甲苯可能残留在旋风器内壁上，并且供应活性炭颗粒的鞘空气可能稀释主流。计算效率时可能会导致一定程度的错误。使用简单的质量平衡评估这种自然损失。但是，错误率低于没有活性炭吸附剂进料的背景测试的20%。在整个测试评估过程中，这些误差被考虑到去除效率的数值考虑中。

　　图1.甲苯蒸气的自然损失与入口浓度之比。

　　间歇填充床试验中，活性炭对于甲苯蒸气的吸附容量，即最大容许吸附量，从各种尺寸的活性炭的等温实验中发现为0.01-0.03mol / g。第一次施加到以16.2米/秒运行的旋风分离器的新鲜吸附剂的吸附量对于活性炭-I是1.4mmol / g，对于活性炭-II是1.2mol / g和对于活性炭-III，如图2所示。它仅仅小于活性炭吸附剂潜在容量的1/10。该旋风分离器中甲苯的吸附量与交流流化床反应器的体积(3.3〜5.4mmol / g 活性炭)相当竞争。至于尺寸效应，小颗粒提供大单位体积的表面积，这可以呈现更多潜在的吸附位点。对于活性炭-I、II、III，各尺寸范围的面积分别为1145,1034和912m2/ g。

　　图2.活性炭吸附剂的吸附量与流速的关系。

　　旋风分离器系统对应于具有强大的惯性力场的移动床粒子。虽然活性炭尺寸和流速两个参数在吸附过程中都起着关键作用，但颗粒尺寸有更明显的趋势。基于剧烈的湍流，高流速形成更好的混合条件，但使吸附剂颗粒的停留时间极短，这可能降低与旋风分离器内的目标气体流动的接触概率。例如，350升/分钟(1pm)的流速导致16.2米/秒的入口速度，从而导致在旋风分离器的混合室内停留时间大约为0.14秒。因此，为了有效利用活性炭颗粒直至完全吸附，颗粒应尽可能多次重复使用。

　　流量和粒度的影响

　　流速同时影响气体吸附和活性炭回收，因为它涉及气体和活性炭颗粒的混合程度、。图3在各种活性炭吸附剂尺寸下，气体去除效率和流量之间呈现出轻微的反比关系。最小的吸附剂(活性炭-1)以9.26米/秒除去77.4%的甲苯蒸气，然后以16.2米/秒降至65.4%。微粒活性炭吸附剂捕获沿着旋风分离器的流动路径行进的甲苯蒸气。虽然在前面的的内容说过吸附量以高速增加，但是气体去除效率相当低。这是因为在高流量下甲苯的绝对体积要高得多。因此，即使活性炭吸附得更多，更多的气体分子倾向于流出而没有在内部吸收。因此，关于颗粒回收和气体去除效率的最佳流量必须通过在各种操作条件下的众多实验来确定。

　　图3.甲苯去除效率与流速作为活性炭尺寸的函数关系。

　　通过添加辅助装置，例如包括导流装置的旋风分离器，逆流气固旋风分离器可以有效地捕集灰尘和气态有机蒸气。通过帮助同时减少气体污染物和颗粒物质，该过程可能有助于工业领域。许多重复实验得到的结果表明，最小吸附剂(活性炭-1)可分别在9.26和16.2米/秒下将甲苯气体去除77.4%至65.4%。此外，在旋风分离器中最多也回收了96%的活性炭颗粒。再循环的活性炭以9.26米/秒去除67.1%的甲苯蒸气，另外，通过热处理更新的活性炭可以从气流中除去高达66.7%的甲苯。