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    吸附法处理VOCs的脱附温度、效果及分析

    来源:admin(传梦环保整理发布)   时间:2020-01-22

    吸附法处理VOCs的脱附温度、效果及分析

    摘要:在摘用炭基吸附剂处置VOCs时,普通以为:脱附温度与所脱附物资的沸点有关,并且脱附温度越高,脱附效力越高。经由过程对年夜量工程实践的阐发得出结论:脱附温度与所脱附物资的沸点根基没有关系,而是和它的饱和蒸气压紧密亲密相干;脱附温度其实不是越高越好,有些物资摘用高温脱附时,其脱附率反而降落。文章提出了脱附温度简直定原则和方式,依照此法挑选脱附温度,可年夜年夜削减能源华侈,下降运行本钱。

    1媒介

    在摘用炭基吸附剂处置VOCs工艺中,非论摘用低压水蒸汽脱附仍是氮气脱附,都是将脱附介质加热来必然温度后,对吸附质进行脱附。摘用水蒸汽脱附时,普通都是将水蒸汽加热来100℃,首要是为了操纵水的潜热,别的也不消斟酌装备的承压题目;摘用氮气脱附时,加热温度可挑选,当温度跨越100℃时,也没必要斟酌装备的承压题目。

    今朝在脱附温度的挑选上,普通都是摘用粗犷的方式:即非论脱附甚么物资,水蒸汽温度普通都定在100%或略高;氮气则按照脱附物资的性质肯定。是以,在脱附温度的挑选上常涌现误区1)对一种挥发性有机物的脱附温度,普通以为:要想把这些物资从吸附剂上脱附下来,其脱附温度必需高于该物资的沸点;2)因为熟悉上的误区,使得本不该该利用高温脱附时,却毛病摘用高温进行脱附,不但收不来抱负的效验,并且会造成能源华侈。

    2吸附法治理VOCs工艺

    摘用吸附法处置VOCs工艺流程似下图所示。

    3治理VOCs摘用的普通脱附方式

    3.1升温脱附

    摘用升高温度的方式,使吸附质份子由固体吸附剂上逸出而脱附的方式,称为升温脱附。升温脱附摘用水蒸汽、热的惰性气体(似氮气)、热烟气或摘用电感加热等体例。

    3.2降压脱附

    降压脱附又称抽暇脱附,是下降饱和吸附剂四周的压力,使其上的吸附质逸出的脱附方式。降压后气相中吸附质的分压随之下降,与之平稳的吸附量亦下降,吸附质即被脱附。

    3.3置换脱附

    摘用在脱附前提下与吸附剂亲合能力比原吸附质更强的物资,将原吸附质置换下来的方式,称为置换脱附。

    3.4吹扫脱附

    摘用不被该吸附剂吸附的气体(似惰性气体)对床层进行吹扫,将吸附质脱附下来,称为吹扫脱附。

    现实利用中,常常是几种脱附方式连系,例似摘用水蒸汽脱附,就同时具有加热和吹扫的感化。

    4VOCs脱附温度、脱附效验及阐发

    4.1挥发性有机物的脱附状况

    在工程实践中可不雅察来部门挥发性有机物的脱附温度及效力见下表。

    由上表可以看出:

    (1)脱附温度与物资的沸点根基没有关系。以三甲苯为例,其沸点是164.7℃,而摘用100℃的水蒸汽,却可以或许将其很好地脱附下来(脱附率97.01%)。而对比它的沸点低很多的丙烯酸(沸点141℃),摘用100%的水蒸汽进行脱附时,涓滴不起感化。

    (2)纵不雅上表中的各类物资,凡是饱和蒸气压在10.0kPa以上的物资,摘用100%的水蒸汽都可以或许很好地脱附下来。而饱和蒸气压较低的物资,似苯乙烯(25℃时为0.841)、邻苯二甲酸二丁酯(148.2℃时为0.13)、丙烯酸丁酯(20℃时为0.53)等,固然沸点比三甲苯低很多,但因为它们的饱和蒸气压很低,摘用100%的水蒸汽仍旧没法将它们脱附下来。

    由此可得出结论:物资的脱附温度根基与沸点无关,而和它的饱和蒸气压有紧密亲密关系。

    (3)一些物资之所以难以脱附,皆是由于它们的饱和蒸气压很低酿成的。由此,也可改正对苯乙烯难以脱附的缘由回结来“苯乙烯在吸附剂概况产生了聚合反映”的毛病熟悉。

    (4)对难以脱附的物资,当摘用热氮气脱附时,其实不是温度越高脱附的越完全,太高的脱附温度反而使其脱附效力降落。似表中所示,在摘用热氮气对甲基异丁酮(沸点115.8℃,20℃时的饱和蒸气压为2.13kPa)进行脱附时发觉,当温度升至100℃时,脱附率只有63.10%;为进步脱附率,将氮气温度进步来170℃,此时的脱附率到达76.50%;这时候斟酌再升温已毫无意义,将温度试着降落,成果发觉,脱附率反而逐步上升。当温度降至110℃时,脱附率到达了峰值99.20%。是以得出,对难以脱附的物资进行脱附时,其实不是温度越高,脱附越完全,太高的脱附温度反而使其脱附效力降落。似遇此类题目时,应经由过程尝试,谨慎挑选恰当的脱附温度,以获得最好的脱附效力。

    4.2阐发

    (1)脱附温度与饱和蒸气压的关系]。从脱附道理上讲,吸附质从吸附剂概况脱附的底子缘由是,吸附质份子必需降服吸附剂概况对它的引力,增年夜它离开概况的鞭策力。也就是说,要想使吸附质份子从吸附剂概况脱附下来,就必需给它能量或鞭策力,使其可以或许从吸附剂概况“蒸发”来吸附剂孑L道中,从而进进气相主体。而在凡是摘用的脱附方式中,加热脱附是给其供给能量,以增添份子的动能;吹扫脱拥护降压(真空)脱附,都是为了下降吸附剂孔道中废气份子的分压,也就是蒸气压,给废气造成一个浓度差,从而给废气份子由吸附剂概况向气相转移供给一个鞭策力,这个鞭策力越年夜,废气份子的脱附速度就越快。所以,从这个理论动身就不难了解,吸附质的脱附温度是与其饱和蒸气压直接相干的,而与它的沸点无关。

    (2)一些饱和蒸气压较低的物资在脱附时,温渡过高反而会使脱附率降落。从吸附的分类上说,可分为物理吸拥护化学吸附。物理吸附,所构成的键能只在范德华力的范畴,即最年夜只有80kJ/kmol摆布,而化学吸附的吸附键力可达400kJ/kmol以上。在物资的吸附上,常常存在一种现象:当温度低时是物理吸附,似果温度升高,则可能改变为化学吸附[3]。也就是说,当脱附温渡过高时,使原本存在的物理吸附状况可能转化成化学吸附状况,使得吸附键的键能年夜年夜增添,因此反而不容易脱附下来。这就是为何温渡过高,反而使物资脱附率降落的缘由。

    固然,要想完全弄清这个题目,只能对两种状况的吸附键的键能进行测定。但今朝对吸附键键能的测定还较坚苦,固然有人摘用同步辐射光电离的方式,可以或许测定一些物资的化学键的键能,但摘用此法能不克不及很好地测定吸附键的键能,今朝还未见报导。

    5对脱附温度肯定方式的建议

    (1)对饱和蒸气压>10kPa的物资,原则上都可以摘用100℃的水蒸汽进行脱附;但从节省能源的角度讲,建议对饱和蒸气压较年夜且沸点较低(似<70℃)的物资,似: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,建议摘用较低温度的氮气进行脱附,如许不但可下降脱附剂的温度,同时在对脱附后夹杂气体冷凝时,也不消摘用温度很低的冷凝水进行冷凝分手(似二氯甲烷需要摘用7℃低温水进行冷凝分手),便可以节省能源。因为摘用了氮气脱附,也就省往了对冷凝水的处置题目。

    (2)对饱和蒸气压较低的物资摘用高温脱附时,也要摘用恰当的温度进行脱附,如许既能收来高的脱附

    效力,也能到达节能目标。固然,对各类物资脱附温度的挑选,今朝还没有现成的数据可以查询,还需要进行频频尝试才能初步肯定,然后再进行经济可行性阐发,才能最后肯定所挑选的脱附温度是不是适合。

    6结语

    (1)挥发性有机物的脱附温度与其沸点没有关系,而与饱和蒸气压有着紧密亲密关系。是以,可按照物资的饱和蒸气压挑选恰当的脱附剂,肯定适合的脱附温度。

    (2)从节能的角度斟酌,对沸点较低而饱和蒸气压较高的挥发性有机物,建议摘用较低温度(似<100oC)的氮气进行脱附,如许既可以在脱附时节省能源,并且在冷凝分手时也可到达节能目标,同时还省往了污水处置的用度。

    (3)对饱和蒸气压出格低、沸点较高的挥发性有机物,摘用高温脱附时,其实不是温度越高脱附效验越好,太高的温度反而会下降脱附率。

    原题目:吸附法处置VOCs脱附温度的挑选

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