我們在采用吸附法處理VOCs的工程中，常常會用到活性炭類吸附劑。因為活性炭類吸附劑屬于非極性吸附劑，與沸石分子篩、硅膠、活性氧化鋁等吸附劑相比，對于VOCs來說，它具有吸附物質種類多、吸附容量大的特點，因此，在處理VOCs的工程上得到了廣泛的應用。但是，由于活性炭種類繁多，在應用活性炭類吸附劑時如何正確地選擇，是每個吸附器設計者必然面對的問題。

一、活性炭類吸附劑的分類

活性炭是許多具有吸附性能的碳基物質的總稱。活性炭的原料是幾乎所有的含碳物質。如煤、木材、骨頭、果核、堅硬的果殼（如椰殼、核桃殼等），以及廢紙漿、廢樹脂等，將這些含碳物質在低于878K下進行炭化，再用水蒸汽或熱空氣進行活化處理（還有用氯化鋅、氯化鎂、氯化鈣、磷酸來代替熱蒸汽作活化劑的），而得到活性炭。

活性炭的種類較多，按原料來源主要分三大類：煤質炭、果殼類和木質類。而按照活性炭的用途分，你就更多了。世界各國生產的活性炭品種多達數千種，幾十個牌號。用于處理VOCs的活性炭類吸附劑大致分為三類：顆粒活性炭、蜂窩活性炭和活性炭纖維。粉炭多用于水處理和液體的脫色處理。

二、活性炭吸附劑的特點

活性炭是一種非極性吸附劑，具有疏水性和親有機物的性質，它能吸附絕大部分有機氣體，如苯類、醛酮類、醇類、烴類等以及惡臭物質，因此，活性炭常被用來吸附有機溶劑和處理惡臭物質。經過活化處理的活性炭，比表面積一般可達500～1700m2／g，具有優異和廣泛的吸附能力。炭分子篩是新近開發的一種孔徑均一的分子篩型活性炭新品種，孔徑一般在150nm以下，具有良好的選擇性吸附能力。

1、顆粒活性炭

普通顆粒活性炭孔徑不均一，其中絕大多數為小孔，孔徑一般在15nm以下，除此之外，還有少量的中孔和大孔。正是由于活性炭的孔徑范圍寬，它適用于幾乎所有有機氣體的吸附，即使對一些極性吸附質，仍然表現出了它的優良的吸附能力，如在SO2、NOx、Cl2、H2S、CO2等有害氣體治理中，有著廣泛的用途。因此，在吸附操作中，活性炭是一種首選的優良吸附劑。為了適應一些大分子混合物的吸附處理，近些年又出現了以中孔為主的活性炭，這類活性炭在處理汽油、石腦油等這些含有大分子的混合尾氣中發揮出了它獨特的優勢。

2、蜂窩活性炭

蜂窩活性炭是把粉末狀活性炭、水溶性粘合劑、潤滑劑和水等經過配料、捏合后擠出成型，再經過干燥、炭化、活化后制成的蜂窩狀吸附材料。蜂窩活性炭的吸附性能基本上等同于顆粒活性炭，與普通的顆粒活性炭相比，它的優點是阻力小，適合處理大風量的氣體。

3、活性炭纖維

活性炭纖維是利用超細纖維如粘膠纖維絲、酚醛或腈綸纖維絲等制成粘狀、布狀或繩狀，然后再經過高溫（950℃以上）炭化—活化制成。比表面積達1000~2500 m2/g。同時，由于其微孔都開在纖維細絲表面，因而孔道極短，與顆粒活性炭比相差2~3個數量級。同時，孔徑均一，絕大多數為特別適合氣體吸附的2nm左右的微孔，因而具有更大的有效比表面積。根據Langmuir吸附理論，吸附劑的吸附容量是和它的比表面積成正比的，據文獻介紹，它的吸附容量是普通顆粒活性炭的1～40倍，吸附速率是顆粒活性炭的10～100倍，又加

上孔道極短，使得活性炭纖維吸附和脫附速率高；同時，使得吸附床層內不易積水。另外，活性炭纖維使用壽命長，在同等條件下，是普通顆粒活性炭的3～4 倍，大大延長了設備的使用壽命，相比之下，使設備的年均投資大為降低。因此，活性炭纖維在吸附VOCs工程中得到了廣泛的應用。

三、處理VOCs工程中活性炭吸附劑的選擇

1、選擇原則

在VOCs處理中，對活性炭吸附劑選擇的原則是：根據所吸附的有機氣體的分子動力學直徑去選擇具有合適孔徑的活性炭，其次再去考慮吸附劑的比表面積。目前在對活性炭吸附能力的評價指標中，給出了許多指標，如吸苯率、碘值、CTC（四氯化碳值）、丁烷值等，筆者認為，在所有指標中，只有活性炭的比表面積才是最靠譜的，而其它的評價指標都是在特定條件下測定的，而那些特定條件與你的具體工程實際很難一致，所以，那些指標在選擇吸附劑時只能作為參考，而比表面積才是活性炭吸附能力的重要指標。

這里還必須強調一下，活性炭的比表面積所指的是有效比表面積。由于活性炭的制備條件不同，造成了它里面的孔道不均勻，有些孔道的孔口過于狹窄，雖然孔道內的尺寸較大，但是由于孔口較小，使得吸附質分子無法進入，因此，在活性炭比表面積概念中就出現了有效比表面積的概念。因此，當你利用比表面積的指標去選擇活性炭時，為了準確選擇，建議大家最好對吸附劑的比表面積進行一下實際測定（GB/T 7702.21-1997 煤質顆粒活性炭試驗方法--比表面積的測定 ）。

2、處理VOCs工程中，對三種活性炭吸附劑的選擇

（1）如果你的工程中所處理的有機物成分比較單一，確認不含分子動力學直徑超過2nm的大分子物質，建議你最好選擇活性炭纖維作吸附材料。因為它吸附容量大，吸附速度快，極易脫附，而且使用壽命長。在一些場合，采用水蒸氣脫附后，可以不用干燥，直接轉入吸附程序。尤其適用于中、高濃度廢氣的回收上，表現出很大的優越性，尤以節能方面最為突出，在采用水蒸氣脫附時，它的蒸汽耗量只有普通顆粒活性炭的20%-25%。

 在這里有必要提醒一句：活性炭纖維是吃“細糧”的，即它只適應于分子動力學直徑小于2nm的氣體的吸附。

（2）在處理混合的、而且成分比較復雜的有機氣體時，比如大量的包裝印刷行業、噴漆行業、涂布行業等產生的有機廢氣，在作好前處理的前提下，建議采用普通顆粒活性炭，因為它具有很寬的孔徑，能夠適應多種分子動力學直徑的有機分子的吸附。

（3）對于一些特大分子的混合物，如汽油、石腦油等，建議采用中孔活性炭作吸附材料。因為它的內部含有大量的中孔，可以適應大分子的吸附。

（4）對于大風量、低濃度的混合氣體，為了降低床層的阻力，建議最好采用蜂窩活性炭作為吸附材料，在吸附床層的設計上，盡可能地加大床層的面積，以降低氣流的流通阻力，從而達到降低運行費用的目的。

四、結論

在采用吸附法處理VOCs的工程中，首選的吸附劑應該是活性炭類吸附劑。而要想達到好的吸附效果又節能的目的，必須認真研究所處理氣體的成分和其中物質的氣體分子動力學直徑，去選擇適合該種廢氣的活性炭吸附劑：

（1）若工程中所處理的有機物成分比較單一，確認不含分子動力學直徑超過2nm的大分子物質，建議選擇活性炭纖維作吸附材料；

（2）在處理混合的、而且成分比較復雜的有機氣體時，宜采用普通顆粒活性炭作吸附材料；

（3）對于一些特大分子的混合物，如汽油、石腦油等，建議采用中孔活性炭吸附材料。 

（4）對于大風量、低濃度的混合氣體，建議采用蜂窩活性炭作為吸附材料。

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