丙酮回收活性炭与甲苯回收活性炭的区别

甲苯回收专用活性炭你知道多少？
甲苯回收专用活性炭中甲苯的相对分子质量为 92.14,分子直径为0.65纳米。

相对密度 (d25)0.866。

熔点-94.7℃。

沸点110.6℃。

甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。

甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料；医药；农药；火炸药；助剂；香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。

甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄；二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇；苯甲醛和苯甲酰氯（一般也从苯甲酸光气化得到），在医药；农药；染料，特别是香料合成中应用广泛。

甲苯的环氯化产物是农药；医药；染料的中间体。

甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂（主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。

甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐；CLT酸；甲苯-2,4-二磺酸；苯甲醛-2,4-二磺酸；甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂；有机颜料；医药；染料的生产。

甲苯硝化制得大量的中间体。

可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品；染料和有机颜料；橡胶助剂；医药；炸药等方面最为重要。

甲苯回收专用活性炭为甲苯回收装置系统设计，对碳氢化学物质具有极好的吸附作用，为甲苯挥发回收装置配套的专用活性炭，具有工作容量大，脱附性能好、
气体流动阻力小、比重轻等特点，鑫森可根据用户要求提供不同规格。

吸附床丙酮回收技术探讨胡晓浩; 王万里; 肖峰; 谢留留【期刊名称】《《化工管理》》【年(卷),期】2019(000)025【总页数】2页(P72-73)【关键词】吸附床; 丙酮; 回收; 活性炭【作者】胡晓浩; 王万里; 肖峰; 谢留留【作者单位】南通醋酸纤维有限公司江苏南通226008【正文语种】中文0 引言丙酮作为性能优良的有机溶剂之一，在工业生产过程中应用十分广泛。

由于丙酮挥发性很强，如任其排放至大气中，不仅会污染环境，还会导致生产成本的浪费。

工业上通常采用吸附床吸附技术对丙酮进行回收循环利用。

该技术主要通过固定床活性炭进行吸附，吸附饱和后再用一定量的蒸汽解析，实现活性炭的再生。

解析气冷凝后经过精馏塔的处理又得到质量合格的丙酮。

生产过程中发现影响吸附效率的因素较多，导致各吸附床成本差异较大。

从吸附原理角度出发，影响吸附效率的因素主要可分为三类：吸附质、吸附剂和操作条件。

其中吸附质的性质与吸附气体本身的性质有关，本文专指丙酮气体。

吸附剂主要是活性炭，其性质又可分为物理性质以及化学性质。

操作条件包括吸附阶段气体的温度、湿度、浓度等。

下面分别分析各因素的影响，并提出优化思路。

1 活性炭性质影响1.1 活性炭的物理性质一般说来活性炭主要通过其内部发达的孔隙结构吸附VOCs，比表面积越大，其吸附性能越好。

活性炭的孔可细分为三类：微孔(＜2nm)，中孔(2～50nm)以及大孔(＞50nm)，这三种孔隙组成了活性炭类似于人体血管一样的脉络，对吸附均有较大影响。

微孔是吸附发生的核心部位散布在中孔的沿线，其数量和容积决定了吸附量的大小。

中孔作为吸附关键通道连接微孔和大孔，发挥了过渡作用。

大孔则承担了活性炭内部与外界的桥梁作用。

研究发现对于特定的VOCs气体而言，当活性炭的孔径是VOCs分子直径的1.7～3倍时，其吸附效率最高。

活性炭的孔结构可以通过物理、化学的方法进行活化，进一步调节吸附性能。

合理调节温度、流量等活化工艺条件能够得到较高的比表面以及微孔和中孔孔容。

垃圾填埋气中的甲苯对脱碳提纯吸附剂工作性能的影响垃圾填埋气中的甲苯对脱碳提纯吸附剂工作性能的影响随着城市建设和生态建设的不断发展，垃圾填埋场的数量不断增加，垃圾填埋气的处理已经成为当前一个关键的环保问题。

在垃圾填埋气处理过程中，需要进行多个步骤的处理，其中一个重要的步骤就是吸附剂的使用。

吸附剂的选择和使用对垃圾填埋气的循环利用有非常重要的作用。

本文将重点介绍甲苯对脱碳提纯吸附剂工作性能的影响。

一、垃圾填埋气中的甲苯污染状况垃圾填埋气中的甲苯是一种挥发性有机物，其主要来源于垃圾的分解反应。

这些挥发性有机物会影响垃圾填埋气的质量，因此需要对其进行处理。

在垃圾填埋场中，甲苯含量通常在0.1-40mg/m3之间。

因此，需要寻找一种对甲苯具有较好吸附性能的吸附剂来净化垃圾填埋气。

二、脱碳提纯吸附剂脱碳提纯吸附剂是一种新型吸附剂，能够高效吸附和富集有机物、挥发性有机物等污染物质。

它的主要优点包括知识吸附官能团、大量的毛细管孔道和极好的物理化学性质等，这些独特的特性使其对甲苯等有机物具有极好的吸附能力。

三、甲苯对脱碳提纯吸附剂工作性能的影响甲苯是一种挥发性有机化合物，具有很好的亲油性，可以很好地溶解在吸附剂中。

当垃圾填埋气通过脱碳提纯吸附剂时，甲苯会优先被吸附到吸附剂中，从而降低了吸附剂的吸附能力和寿命。

因此，甲苯对脱碳提纯吸附剂工作性能的影响是不可忽视的。

脱碳提纯吸附剂常用的是碳基材料，碳材料对甲苯有相对比较好的亲和力。

但是当甲苯浓度较高时，会导致吸附剂表面上甲苯相互吸附，使吸附剂失效。

此外，温度、湿度、气氛氧含量等环境因素，也会影响甲苯吸附剂的性能。

浸泡后的吸附剂性能变化也是重要因素之一。

甲苯与吸附剂的接触时间越长，吸附剂易受到腐蚀和结构破坏，导致吸附性能降低。

因此，需要寻找一种性能更优良的吸附剂，以提高垃圾填埋气的处理效率。

四、新型吸附剂的应用鉴于碳基吸附材料对甲苯的吸附效果不佳，近年来出现了一些新型的吸附材料。

活性炭对VOCs回收的几种脱附方式和效果对比众所周知，活性炭的微孔结构发达，在加热、酸、碱和普通氧化剂条件下性质稳定，具有独特的吸附低浓度挥发性有机化合物优势。

理论上，提高吸附剂的温度可以实现吸附质的脱附，因此采用加热活性炭的方法可以实现吸附质的脱附，即热脱附。

通过长期的研究和开发，根据不同的加热介质和方式，热脱附已经发展成为热空气、热惰性气体、过热水蒸气、微波加热以及电加热等多种热脱附方法，并成为目前活性炭脱附的主要工业方法。

由于VOCs 具有较高的挥发性，因此热脱附适合于活性炭中VOCs的脱附。

尽管热脱附方式较容易在工业上应用，但不同的热脱附方法都存在一些不同的缺点，如热空气和惰性气体加热时容易引起吸附质的裂解甚至焦化、过热水蒸气加热时严重影响活性炭的重复利用、微波加热存在加热深度不够等问题。

除高温脱附外，降压脱附即真空脱附是另一种方式。

目前真空脱附主要应用于活性炭的真空变压吸附技术中，由于真空变压吸附技术使用的加热介质少，大大提高了回收物质的纯度。

如下表为真空脱附、氮气吹扫和空气吹扫3 种方式在不同温度下脱附苯、正丁烷和乙醇的脱附率对比。

如下可看出，不管是极性弱的芳香烃苯、正丁烷还是极性较高的乙醇，在30-50℃脱附温度范围内，活性炭真空热脱附的脱附率都明显高于热氮气或空气吹扫脱附方式，而空气和氮气吹扫的热脱附率差别不大；或者说，真空脱附可以降低脱附温度。

同时，乙醇的真空热脱附和气体吹扫热脱附之间的脱附率的差异比苯和正丁烷的要高得多，这表明极性较大的醇类分子采用真空脱附更加有效。

因此，煤化工中的甲醇被活性炭吸附后，采用真空脱附方式能有更高的脱附率。

目前学术界认可弱极性有机蒸气分子在活性炭上的吸附主要是物理吸附，具有相同化学结构的VOCs蒸气的沸点越高，脱附就越难。

活性炭与有机蒸气分子之间的相互作用力取决于活性炭的孔隙结构和表面化学性质，极性较强的VOCs吸附质容易在活性炭上脱附。

因此，在甲醇储罐或装卸台VOCs冷凝吸附工艺中，-85℃三级冷凝完毕后，后端的吸脱附中的脱附部分采用真空脱附效果更佳。

摘要：随着我国经济建设的发展各类有机溶剂的应用越来越广有机废气的排放量也随之逐年增加其所带来的空气污染等环境问题已经引起全世界的关注。

过去研究人员主要致力于开发高效的VOCS控制技术。

随着我国建立可持续社会目标的提出越来越多的人开始关注经济有效的VOCS回收方法。

本文重点介绍了活性炭吸附回收VOCS的工艺现状和研究进展并预测了VOCS分离回收技术的发展趋势。

石油加工、工业溶剂生产、化工产品生产以及有机物料的储运等过程都会产生挥发性有机物VOCS。

VOCS种类繁多多数有毒危害人类健康 ;参与形成光化学烟雾和气溶胶污染环境 ;卤代烃类有机物可以破坏臭氧层。

VOCS污染问题已经引起世界的高度重视美、日、欧盟多年前即执行了严格的VOCS排放标准中国作为发展中国家目前首要考虑的是解决VOCS污染问题对于VOCS的回收关注不多。

但是若能经济有效地回收VOCS 特别是高浓度、高价值的VOCS 具有环境、健康、经济三种效益对于推动我国循环经济的发展和社会可持续发展意义重大。

以油品为例我国每年蒸发损失的轻质油约 4.7 ×105 t 如果进行油气回收可以减少损失约4.35 ×105t 其价值约合人民币2 ×109 元[ 1] 。

可以预计未来几年 VOCS的回收将越来越受重视。

目前 VOCS的回收方法主要有：吸收法、吸附法、冷凝法和膜分离法通常将吸附与冷凝法连用吸附剂首选活性炭因为活性炭具有吸附能力强耐酸碱、耐热原料充足、易再生的优点一般流程为：吸附、脱附、冷凝回收。

1 活性炭吸附 VOCS1.1 活性炭吸附 VOCS的工艺活性炭吸附工艺包括变压吸附 (PSA)、变温吸附 (TAS)以及两者的联用 TPSA三种。

变压吸附是近 50年发展起来的气体分离、净化与提纯技术是恒温或无热源的吸附分离过程利用吸附等温线斜率的变化和弯曲度的大小改变系统压力使吸附质吸附和脱附。

按照操作方式的不同变压吸附可以分为平衡分离型与速度分离型两类分别根据气体在吸附剂上平衡吸附性能的差异和吸附剂对各组分吸附速率的差别来实现气体分离。

活性炭知识一、简介活性炭是一种多孔的含碳性物质，包含有发达的孔隙结构，是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。

它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。

广泛应用于水处理、气体的分离精制、冰箱的除臭、金属的提取、军事防护和环境保护等各个领域。

二、活性碳的物理、化学性质1、物理特性：活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的,其外观色泽呈黑色。

其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构则外形似以一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体积及高表面积的特点，每克的活性炭所具的有比表面相当于1000个平方米之多。

-2、活性炭化学性质稳定，能耐酸、碱，耐高温高压，因此适应性很广。

三、活性炭的吸附原理吸附原理是在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内。

四、活性碳的制备1、制备原料：活性炭可由许多种含炭物质制成，几乎所有含碳材料都可用来制备活性炭，这些物质包括木材、锯屑、煤、焦炭、泥煤、木质素、果核、硬果壳、蔗糖浆粕、骨、褐煤、石油残渣等。

其中煤及椰子壳已成为制造活性炭最常用的原炓。

很适用于气体活化法的原料是木炭、坚果壳炭、褐煤或泥炭制得的焦炭。

2、制备方法：活性炭的制造基本上分为炭化和活化两过程：第一过程，炭化，将原料加热，在170至600℃的温度下干燥，并使原有的有机物大约80％炭化。

第二过程是使炭化物活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与活化剂和水蒸气反应，完成其活化过程，制成成品。

在吸热反应过程中，主要产生CO及H2组合气体，用以将炭化料加热至适当温度（800至1000℃），除去其中所有可分解的物质，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，使活性炭具有很强的吸附能力。

林业工程学报ꎬ２０１８ꎬ３(４):５６－６１ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｏｉ:１０.１３３６０/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９６－１３５９.２０１８.０４.０１０收稿日期:２０１７－１０－２５㊀㊀㊀㊀修回日期:２０１７－１２－２９基金项目:国家自然科学基金(２１４０６１１８)ꎻ合肥双维伊斯曼纤维有限公司委托合作项目ꎻ大学生创新训练计划项目(２０１６１０２９８０１９Ｚꎬ２０１７ＮＦＵＳＰＩＴＰ０５４)ꎻ江苏高校优势学科建设工程资助项目(ＰＡＰＤ)ꎻ江苏省研究生培养创新工程(ＫＹＬＸ１６－０８２４ꎬＫＹＣＸ１７－０８５１)ꎮ作者简介:李力成ꎬ男ꎬ副教授ꎬ研究方向为化工新材料及化工过程的应用基础研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｌｌｃ００２４＠ｙａｈｏｏ.ｃｏｍ不同含水量活性炭的丙酮动态吸附性能研究李力成１ꎬ２ꎬ王磊１ꎬ２ꎬ石康中３ꎬ杜硒３ꎬ花泽林１ꎬ２ꎬ朱哲文１ꎬ程圆圆１ꎬ李雪峰３ꎬ戴玉芳３(１.南京林业大学化学工程学院ꎬ南京２１００３７ꎻ２.南京林业大学江苏省农林生物质化学与利用国家重点实验室培育点ꎬ南京２１００３７ꎻ３.双维伊士曼纤维有限公司ꎬ合肥２３０６０１)摘㊀要:为深入研究活性炭的含水量对其吸附丙酮/空气混合气(ＶＬＡ)中丙酮气体的影响ꎬ通过制备不同含水量的活性炭ꎬ分析含水量对活性炭丙酮吸附性能的影响ꎮ结果显示ꎬ丙酮在活性炭上的吸附穿透时间和吸附饱和时间随其含水量的增加而缩短ꎬ床层利用率下降ꎮ通过Ｔｈｏｍａｓ模型拟合结果发现ꎬ水分低于２０％时ꎬ吸附曲线与模型吻合程度较高ꎬ平衡吸附量(ｑ０－Ｔ)随着活性炭含水量的增加而下降ꎻ丙酮吸附速率则随着含水量的增加先增加后下降ꎬ当含水量达到２０％后ꎬ活性炭的丙酮吸附速率达到最大值０.６９８Ｌ/(ｍｉｎ ｍｍｏｌ)ꎬ表明活性炭含有一定水量有助于提升其丙酮回收效率ꎮ通过分析活性炭含水量和孔容的关系ꎬ发现丙酮主要以简单的形式吸附ꎬ即与单分子层吸附机理类似ꎮ当湿炭含水量较高时ꎬ丙酮除了单分子层吸附ꎬ还伴有溶解于水中的现象ꎮ关键词:活性炭ꎻ丙酮ꎻ含水量ꎻ吸附中图分类号:ＴＱ９㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:２０９６－１３５９(２０１８)０４－００５６－０６ＳｔｕｄｙｏｎａｃｅｔｏｎｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔＬＩＬｉｃｈｅｎｇ１ꎬ２ꎬＷＡＮＧＬｅｉ１ꎬ２ꎬＳＨＩＫａｎｇｚｈｏｎｇ３ꎬＤＵＸｉ３ꎬＨＵＡＺｅｌｉｎ１ꎬ２ꎬＺＨＵＺｈｅｗｅｎ１ꎬＣＨＥＮＧＹｕａｎｙｕａｎ１ꎬＬＩＸｕｅｆｅｎｇ３ꎬＤＡＩＹｕｆａｎｇ３(１.ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００３７ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＪｉａｎｇｓｕＫｅｙＬａｂ.ｆｏｒｔｈｅＣｈｅｍｉｓｔｒｙ＆ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌａｎｄＦｏｒｅｓｔＢｉｏｍａｓｓꎬＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＮａｎｊｉｎｇ２１００３７ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＥａｓｔｍａｎＳｈｕａｎｇｗｅｉＦｉｂｅｒｓＣｏ.Ｌｔｄ.ꎬＨｅｆｅｉ２３０６０１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ａｃｅｔｏｎｅｉｓｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙａｓａｓｏｌｖｅｎｔｉｎｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｐｒｅｖｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎ￣ｔａｌｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｏｓｔꎬｔｈｅｖｏｌａｔｉｌｅａｃｅｔｏｎｅｕｓｕａｌｌｙｉｓａｄｓｏｒｂｅｄａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｅｄｂｙｐｏｒｏｕｓａｄｓｏｒｂｅｎｔｓｓｕｃｈａｓａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ.Ｉｔｉｓｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｏｓｔｅａｍ￣ｔｒｅａｔｔｈｅｕｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｂｅｆｏｒｅｔｈｅｎｅｘｔｒｏｕｎｄｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ.Ａｆｔｅｒｔｈｅａｃｅｔｏｎｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｄｗａｓｄｅｓｏｒｂｅｄｂｙｓｔｅａｍꎬｔｈｅｂｅｄｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｏｕｌｄｃｏｎｔａｉｎａｃｅｒｔａｉｎａｍｏｕｎｔｏｆｗａｔｅｒ.Ｉｔｉｓｇｅｎｅｒａｌｌｙａｃｃｅｐｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒａｎｄａｃｅｔｏｎｅｏｎａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｏｕｌｄｌｅａｄｔｏａｄｅｃｒｅａｓｅｉｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆａｃｅｔｏｎｅ.Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｕｄｙｍａｉｎｌｙａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅａｃｅｔｏｎｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｔｈｒｏｕｇｈｐｒｅｐａｒｉｎｇｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｔｉｍｅａｎｄｓａｔｕｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔꎬａｎｄｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｄａｌｓｏｄｅｃｒｅａｓｅｄ.ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆｉｔｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓꎬｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅｃｏｉｎｃｉｄｅｄｗｉｔｈｔｈｅＴｈｏｍａｓｍｏｄｅｌｗｅｌｌｗｈｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ２０％.Ｍｅａｎｗｈｉｌｅꎬｔｈｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｍｏｕｎｔ(ｑ０－Ｔ)ｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ.Ｉｎｃｏｎｔｒａｓｔꎬｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｏｆａｃｅｔｏｎｅｆｉｒｓｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ.Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｒｅａｃｈｅｄｔｈｅｍａｘ￣ｉｍｕｍｏｆ０.６９８Ｌ/(ｍｉｎ ｍｍｏｌ)ｗｈｉｌｅｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｗａｓ２０％ｉｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ.Ｔｈｕｓꎬａｃｅｒｔａｉｎａｍｏｕｎｔｏｆｗａｔｅｒｉｎｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃｏｕｌｄｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｔｏｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆａｃｅｔｏｎｅ.Ｔｈｒｏｕｇｈｉｎ￣ｄｅｐｔｈａｎａｌｙ￣ｓｉｓｏｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎꎬｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗａｓｓｉｍｐｌｅｉｎｆｏｒｍａｎｄｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｐｈｙｓｉｃａｌｌｙｗｉｔｈｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｏｎｏｌａｙｅｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ.Ｗｈｅｎｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗａｓｈｉｇｈｅｒꎬａｃｅｔｏｎｅｎｏｔｏｎｌｙｗａｓａｄｓｏｒｂｅｄｉｎｔｈｅｍｏｎｏｌａｙｅｒｆｏｒｍꎬｂｕｔａｌｓｏａｃｃｏｍｐａｎｉｅｄｂｙｔｈｅｐｈｅ￣ｎｏｍｅｎｏｎｏｆｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇｉｎｗａｔｅｒ.㊀第４期李力成ꎬ等:不同含水量活性炭的丙酮动态吸附性能研究Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ａｃｔｉｖｉｔｙｃａｒｂｏｎꎻａｃｅｔｏｎｅꎻｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔꎻａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ㊀㊀在工业生产中丙酮常作为溶剂使用ꎬ主要用于炸药㊁皮革㊁橡胶㊁纤维等生产领域ꎮ由于丙酮的易挥发性ꎬ导致生产过程中大量的丙酮消耗ꎮ以醋酸纤维素生产为例ꎬ从纺丝工段释放的尾气中含约２％的丙酮ꎬ按照３万ｔ醋酸纤维素产量计算ꎬ丙酮消耗量大约为１０００ｔ[１－２]ꎮ如若将气相中的丙酮直接排放至大气中ꎬ不仅会导致环境污染ꎬ也会造成生产成本提高[３]ꎬ因此ꎬ需要回收处理ꎮ目前ꎬ在工业生产中主要采用吸附床工艺回收丙酮ꎬ其中ꎬ大多数以活性炭作为吸附剂[４]ꎮ吸附回收工艺包括吸附和解吸两部分:首先新鲜活性炭吸附空气与丙酮的混合气体ꎻ待吸附饱和后ꎬ切换成饱和蒸汽进行反向吹扫㊁解吸丙酮ꎬ回收的冷凝液为含丙酮的水溶液ꎬ送至精馏塔提纯可得到纯度９９％以上的丙酮[５]ꎻ待解吸结束后ꎬ为降低活性炭的含水量ꎬ有些工艺采用鼓风机吹扫炭床ꎬ但也有工艺不采用风干工序ꎬ待蒸汽解吸结束后ꎬ直接开始新一轮吸附工序[６]ꎮ工艺上的差别主要归因于活性炭的不同含水量对丙酮吸附性能的影响差异ꎮ已有文献报道ꎬ水与丙酮在活性炭上会形成竞争吸附ꎬ不利于丙酮吸附[７]ꎻ然而ꎬ也有报道指出ꎬ气氛中湿度增加对丙酮的吸附影响较小[８]ꎮ大部分研究主要采用静态吸附法ꎬ虽然能够得到有效的活性炭吸附数据ꎬ但不能直观地模拟工况过程中遇到的问题ꎮ另外ꎬ水对丙酮吸附的影响机制研究主要通过在混合气体中增加湿度而实现[９－１１]ꎮ有关活性炭上起始含水量对丙酮吸附行为影响机制的研究较少ꎮ因此ꎬ笔者对比研究活性炭不同含水量对丙酮的吸附性能ꎬ通过Ｔｈｏｍａｓ吸附动力学模型拟合ꎬ建立合适的动态吸附模型ꎬ分析含水量对丙酮分子在活性炭上吸附行为的影响ꎬ对吸附床工艺中是否增加吹扫工序以及相关操作参数的设定提供指导ꎮ１㊀材料与方法１.１㊀样品制备新鲜活性炭(Ｓ２ｘ４/６￣１)购于大阪燃气化学(ＯｓａｋａＧａｓＣｈｅｍｉｃａｌｓＧｒｏｕｐ)ꎮ首先ꎬ将活性炭进行筛分ꎬ以去除一些活性炭粉末或形状受到破坏的颗粒ꎻ筛分后的活性炭使用去离子水洗涤ꎬ２２０ħ真空干燥２４ｈꎬ除去表面吸附的杂质和水分ꎬ得到的活性炭真空保存ꎬ标注为ＡＣ￣０ꎬ活性炭的吸附性能和结构数据如表１和表２所示ꎮ表１㊀活性炭的吸附性能参数Ｔａｂｌｅ１㊀Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ样品丙酮吸附量/(ｍｇ ｇ－１)水吸附率/％ＣＣｌ４吸附量/(ｍｇ ｇ－１)亚甲基蓝值/(ｍｇ ｇ－１)碘值/(ｍｇ ｇ－１)苯吸附量/(ｍｇ ｇ－１)甲苯吸附量/(ｍｇ ｇ－１)灰分/％ＡＣ３３８.１３７.８１０６３.２２６６９３６.３３９３.５４１０.６０.７表２㊀活性炭的孔结构与尺寸数据Ｔａｂｌｅ２㊀Ｄａｔａｏｆｐｏｒｏｕｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ变量指标试验数据占比/％比表面积/ (ｍ２ ｇ－１)ＳＢＥＴ１２６９.５Ｓｍｉｃｒｏ７９４.０６２.５Ｓｍｅｓｏ１９１.７１５.１Ｓｍａｃｒｏ２８３.８２２.４孔容/ (ｃｍ３ ｇ－１)Ｖｔｏｔａｌ０.５７Ｖｍｉｃｒｏ０.３４５９.４Ｖｍｅｓｏ０.１５２６.３Ｖｍａｃｒｏ０.０８１４.３活性炭颗粒尺寸/ｍｍ㊀㊀㊀㊀㊀Φ５ˑ３㊀注:ＳＢＥＴ㊁Ｓｍｉｃｒｏ㊁Ｓｍｅｓｏ㊁Ｓｍａｃｒｏ和Ｖｔｏｔａｌ㊁Ｖｍｉｃｒｏ㊁Ｖｍｅｓｏ㊁Ｖｍａｃｒｏ分别指不同尺寸孔的比表面积和孔容ꎻ占比指不同尺寸孔的比表面积和孔容占总比表面积和总孔容的比例ꎮ㊀㊀湿炭的制备过程如下:将一定质量的干炭ＡＣ￣０浸泡于过量的去离子水中ꎬ待观察不到气泡产生后取出ꎬ置于洞道干燥的装置中进行定量干燥ꎬ干燥气的流速为２.５ｍ３/ｍｉｎꎬ温度为６０ħꎬ湿炭的含水量通过洞道干燥中电子天平进行实时监测ꎬ待湿炭含水量降至指定含量后取出ꎬ本试验所使用的湿炭含水量分别为５％ꎬ１０％ꎬ２０％ꎬ３０％和４０％ꎬ相应标记为ＡＣ￣５㊁ＡＣ￣１０㊁ＡＣ￣２０㊁ＡＣ￣３０和ＡＣ￣４０ꎮ１.２㊀样品表征活性炭的比表面积㊁孔分布和孔容采用美国Ｍｉｃｒｏｍｅｒｔｉｃｓ公司ＡＳＡＰ２０２０比表面孔隙吸附测定仪分析ꎬ温度－１９６ħꎬ通过ＢＥＴ方程和ＢＪＨ模型计算得到样品的比表面积㊁孔容㊁孔径等数据ꎮ通过ＢＥＴ法得到活性炭的总比表面积(ＳＢＥＴ)ꎻ微孔孔容(Ｖｍｉｃｒｏ)和微孔比表面积(Ｓｍｉｃｒｏ)由ｔ￣Ｐｌｏｔ方法计算得到ꎻ中孔孔容(Ｖｍｅｓｏ)㊁大孔孔容(Ｖｍａｃｒｏ)基于ＢＪＨ法计算得到ꎻ活性炭的总孔容(Ｖｔｏｔａｌ)由Ｐ/Ｐ０为０.９７７时的液氮吸附量换算成液氮体积得到ꎻ孔径分布由ＤＦＴ模型计算得到ꎮ活性炭的微观形貌和孔分布采用日本株式会社的ＪＳＭ￣７６００Ｆ扫描电７５林业工程学报第３卷子显微镜观察ꎬ加速电压２０ｋＶꎬ电流１０μＡꎮ１.３㊀丙酮吸附试验丙酮吸附流程如图１所示ꎬ丙酮原料气由纯丙酮溶液鼓泡产生ꎬ鼓泡的温度控制在４ħꎬ气体流量为２００ｍＬ/ｍｉｎꎬ该股气流与４００ｍＬ/ｍｉｎ氮气混合稀释后作为吸附试验所需的丙酮混合气ꎬ气体质量浓度Ｃ０为１２０００ｍｇ/ｍ３ꎬ气流温度控制在(２５ʃ３)ħꎮ活性炭装填在吸附柱中ꎬ装填的活性炭质量为４ｇ(干基)ꎮ吸附试验的尾气采用山东鲁南公司生产的ＳＰ６８９０型气相色谱进行分析检测ꎬ条件为:柱温１５０ħꎬ汽化室温度１８０ħꎻ检测室温度１８０ħꎬ１.Ｎ２ꎻ２.活性炭过滤装置ꎻ３.硅胶干燥器ꎻ４.纯丙酮溶液ꎻ５.质量流量计ꎻ６.气体混合器ꎻ７.恒温浴槽ꎻ８.管式吸附床ꎻ９.气相色谱ꎻ１０.计算机图１㊀活性炭丙酮吸附装置示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒａｃｅｔｏｎｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ载气为氮气ꎬ六通阀进样ꎬＦＩＤ氢火焰检测器ꎮ２㊀结果与分析２.１㊀活性炭的物理结构和吸附性能氮气吸￣脱附曲线如图２ａ所示ꎮ由图２ａ可见ꎬ该活性炭的氮气吸附等温曲线呈Ｉ型ꎬ吸附的主要部分压力起始于Ｐ/Ｐ０<０.３ꎬ表明该活性炭含大量微孔[１２]ꎮ从图２ｂ可以看到ꎬ样品在２ｎｍ以下存在大量微孔ꎬ在０.６８ｎｍ处出现一个最可几孔径分布ꎬ说明该活性炭主要以微孔为主[１３]ꎮ由表２可见ꎬ本试验所用的活性炭呈长为５ｍｍ㊁直径为３ｍｍ的圆柱状颗粒ꎬ比表面积高达１２６９.５ｍ２/ｇꎬ孔容为０.５７ｃｍ３/ｇꎮ进一步分析微孔㊁介孔及大孔分别所占比例可知ꎬ活性炭比表面积和孔容大部分由微孔贡献ꎬ分别占各总值的６２.５％和５９.４％ꎮ介孔和大孔占总比表面积和总孔容的比例相近ꎬ这些孔道在活性炭上的分布由电子扫描电镜(ＳＥＭ)可以直接观察到ꎬ结果如图３所示ꎮ由图３可见ꎬ介孔和大孔分布较为均匀ꎮ有研究指出活性炭的饱和吸附量与其微孔孔容的大小紧密相关ꎬ微孔孔容较大的活性炭ꎬ孔隙利用率高ꎬ吸附容量大ꎬ适用于气体中丙酮的吸附ꎻ另一方面ꎬ介孔是丙酮分子进入活性炭孔隙内部的重要通道ꎬ决定活性炭的吸附速度ꎬ在一定相对压力下会发生毛细冷凝现象ꎬ能图２㊀活性炭的吸￣脱附曲线图(ａ)和孔径分布图(ｂ)Ｆｉｇ.２㊀Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ￣ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅ(ａ)ａｎｄｐｏｒｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ(ｂ)ｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎａ)放大２００００倍㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ｂ)放大３００００倍图３㊀活性炭的微观形貌图Ｆｉｇ.３㊀ＴｈｅＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ够吸附一些不能进入微孔的分子ꎬ而大孔则一般作为丙酮分子进入中㊁微孔内部表面的通道[１４－１５]ꎮ因此ꎬ适当比例的微孔㊁介孔和大孔对活性炭的丙酮吸附量及吸附速率具有重要影响ꎮ２.２㊀含水量对活性炭吸附性能的影响不同含水量活性炭的丙酮穿透曲线如图４所示ꎮ如图４可见ꎬ穿透率Ｃ/Ｃ０(吸附床尾气中包含的丙酮质量浓度和气源中丙酮质量浓度的比值)初值均为０ꎬ说明在本试验条件下样品在起始状态８５㊀第４期李力成ꎬ等:不同含水量活性炭的丙酮动态吸附性能研究图４㊀不同含水量活性炭的丙酮穿透曲线Ｆｉｇ.４㊀Ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈｃｕｒｖｅｓｆｏｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｏｎｅｉｎａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓ均未发生穿透ꎮ随着丙酮吸附过程的进行ꎬ含水量４０％的活性炭首先出现丙酮穿透现象ꎬ其次发生穿透的是含水量３０％的活性炭ꎬ未含水的新鲜活性炭发生穿透的时间最长ꎬ其穿透曲线位于所有曲线的最右侧ꎬ说明活性炭的丙酮吸附性能随含水量的增加而降低ꎬ这与文献中报道的气氛中相对湿度对活性炭吸附性能的影响规律一致[１６]ꎮ以Ｃ/Ｃ０＝２％为穿透点㊁Ｃ/Ｃ０＝９８％为饱和点ꎬ分别计算各条曲线的穿透时间㊁饱和时间㊁穿透吸附量㊁饱和吸附量及床层利用率[１７]ꎬ对比各样品的吸附性能ꎬ计算结果如表３所示ꎮ由表３可见ꎬ不含水活性炭(ＡＣ￣０)的穿透时间为４９.３ｍｉｎꎬ随含水量的增加ꎬ活性炭的穿透时间明显下降ꎬ当含水量达到４０％时ꎬ穿透时间降至１４.４ｍｉｎꎬ仅为新鲜活性炭的２９.２％ꎻ活性炭的饱和时间随含水量的变化则较为缓慢ꎬ新鲜活性炭的饱和时间为９６.７ｍｉｎꎬ而含水量为４０％的活性炭饱和时间为８１.８ｍｉｎꎻ随着含水量的增加ꎬ穿透吸附量较饱和吸附量下降更为显著ꎻ床层利用率呈下降趋势ꎮ由此可见ꎬ活性炭含水量的增加不利于丙酮的吸附和回收[１８]ꎮ表３㊀含水量对丙酮动态吸附的影响Ｔａｂｌｅ３㊀Ｅｆｆｅｃｔｏｆｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｏｎｅｏｎａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ含水量/％穿透时间/ｍｉｎ饱和时间/ｍｉｎ穿透吸附量/(ｇ ｇ－１)饱和吸附量/(ｇ ｇ－１)床层利用率/％０４９.３９６.７０.１１１０.２１８５０.９５４７.４９６.１０.１０７０.２１６４９.３１０４２.８８９.００.０９６０.２００４８.１２０３６.９７９.３０.０８３０.１７９４６.５３０２４.６８５.８０.０５５０.１９３２８.７４０１４.４８１.８０.０３２０.１８４１７.５２.３㊀吸附动力学分析为分析不同含水量对活性炭丙酮吸附的影响ꎬ本研究使用Ｔｈｏｍａｓ模型对丙酮吸附结果进行拟合ꎮＴｈｏｍａｓ吸附动力学模型为常用的动态吸附模型之一ꎬ以Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型为基础ꎬ在假设没有轴向扩散的基础上得出理想化模型ꎬ计算吸附柱的饱和吸附容量和吸附速率常数ꎮＴｈｏｍａｓ吸附动力学模型的线性表达式[１９－２０]如下:ｌｎＣＣ－Ｃ０＝ＫＴｈｑ０－ＴｍＱ－ＫＴｈＣ０ｔ(１)ｔ＝ＶＱ(２)式中:Ｃ为丙酮的流出浓度ꎬｍｍｏｌ/ＬꎻＣ０为丙酮的初始浓度ꎬｍｏｌ/Ｌꎻｔ为丙酮的流出时间ꎬｍｉｎꎻＱ为固定床内的流速ꎬＬ/ｍｉｎꎻＫＴｈ为Ｔｈｏｍａｓ速率常数ꎬＬ/(ｍｉｎ ｍｍｏｌ)ꎬ即丙酮的吸附速率常数ꎻｑ０－Ｔ为平衡时单位质量的吸附剂吸附丙酮的量ꎬｍｍｏｌ/ｇꎻｍ为固定床中活性炭的质量ꎬｇꎻＶ为流出体积ꎬＬꎮ将公式(１)线性表示为ｙ＝ａｔ＋ｂꎮ其中ꎬａ＝－ＫＴｈＣ０ꎬｂ＝ＫＴｈｑ０－ＴｍＱ为常数ꎮ经Ｔｈｏｍａｓ模型拟合处理后的曲线如图５所示ꎬ拟合得出的相应结果如表４所示ꎬ吸附速率常数(ＫＴｈ)和平衡吸附量(ｑ０－Ｔ)通过线性表达中的常数ａ和ｂ求得ꎮ由图５和表４可见ꎬ新鲜活性炭的平衡吸附量ｑ０－Ｔ为２.８８５ｍｍｏｌ/ｇꎬ而湿炭的ｑ０－Ｔ值显著低于不含水的新鲜活性炭ꎬ且与穿透曲线的分析结果一致ꎬ随含水量增加ꎬｑ０－Ｔ值逐渐降低ꎮ含水量为４０％的活性炭ꎬ其ｑ０－Ｔ值为１.５７５ｍｍｏｌ/ｇꎬ是新鲜活性炭平衡吸附量的５４.６％ꎮ图５㊀各样品的Ｔｈｏｍａｓ模型拟合曲线Ｆｉｇ.５㊀ＴｈｅｆｉｔｔｅｄｃｕｒｖｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｓａｍｐｌｅｓｂａｓｅｄｏｎＴｈｏｍａｓｍｏｄｅｌ９５林业工程学报第３卷表４㊀各样品的Ｔｈｏｍａｓ模型拟合结果Ｔａｂｌｅ４㊀ＤａｔａｏｆｓａｍｐｌｅｓｆｉｔｔｅｄｂｙＴｈｏｍａｓｍｏｄｅｌ含水量/％拟合参数ａｂＲ２ＫＴｈＬ/(ｍｉｎ ｍｍｏｌ)ｑ０－Ｔ/(ｍｍｏｌ ｇ－１)０－０.１５５１１.５２６０.９９９０.５９９２.８８５５－０.１５２１０.５７８０.９８８０.５８９２.６９４１０－０.１５８１０.９５００.９９２０.６１３２.６８１２０－０.１８０９.８３８０.９８３０.６９８２.１１５３０－０.１０５４.５３５０.９６６０.４０４１.６８３４０－０.０９２３.７１６０.９２３０.３５４１.５７５㊀㊀活性炭的吸附速率常数ＫＴｈ随含水量的变化如图６所示ꎮ由图６可见ꎬ活性炭的吸附速率常数ＫＴｈ随含水量增加呈先增大后减小的趋势ꎮ新鲜活性炭的ＫＴｈ为０.５９９Ｌ/(ｍｉｎ ｍｍｏｌ)ꎬ含水量为１０％和２０％的活性炭ＫＴｈ值分别增至０.６１３和０.６９８Ｌ/(ｍｉｎ ｍｍｏｌ)ꎻ当含水量为３０％ꎬ活性炭的ＫＴｈ值降到０.４０４Ｌ/(ｍｉｎ ｍｍｏｌ)ꎻ随含水量进一步增加ꎬ活性炭的ＫＴｈ值显著减小ꎮ这说明在适当的含水量范围内ꎬ水的存在有利于丙酮吸附速率提升ꎮ图６㊀ｑ０－Ｔ和ＫＴｈ随含水量增加的变化Ｆｉｇ.６㊀Ｃｈａｎｇｅｏｆｑ０－ＴａｎｄＫＴｈｗｉｔｈｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｓ从Ｔｈｏｍａｓ模型拟合曲线的线性相关度可以看出ꎬ新鲜活性炭丙酮穿透曲线采用Ｔｈｏｍａｓ模型拟合结果较为理想ꎬ线性相关度Ｒ２可达０.９９９ꎮ这说明丙酮在干炭上的吸附行为符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型ꎬ丙酮分子可能以单分子层吸附在活性炭表面ꎬ这与文献报道的结果一致[２１]ꎮ随着含水量的增加ꎬ湿炭的穿透曲线拟合线性相关度逐渐下降ꎬ特别是当活性炭含水量为４０％时ꎬ拟合曲线和穿透曲线偏离程度最大ꎬ线性相关度下降到０.９２３ꎬ说明丙酮在湿炭上的吸附机理发生了改变ꎬ在活性炭高含水量条件下ꎬ丙酮分子可能并不只以单分子层形式吸附ꎮ分别将表４中达到平衡吸附时丙酮的量(ｑ０－Ｔ)转化为液相丙酮的相应体积ꎬ结合水占活性炭的孔容以及活性炭总孔容分析丙酮与水在活性炭表面的竞争吸附关系[２２]ꎬ结果如图７所示ꎮ由图７可见ꎬ当丙酮吸附饱和时ꎬ其体积仅占活性炭孔容的３８.９％(０.２１４/０.５５)ꎮ由拟合结果可知ꎬ在不含水的活性炭上丙酮以单分子层形式吸附ꎬ表明当活性炭表面全部被丙酮以单分子层吸附满后ꎬ这些丙酮分子折合成液体丙酮后的体积约为活性炭孔容的３８.９％ꎮ由图７所示ꎬＡＣ￣４０的水含量体积及吸附的丙酮所占体积基本接近活性炭真实孔容ꎮ如按ＡＣ￣０样品吸附丙酮所占体积与活性炭真空孔容的比例计算ꎬ含水量为４０％的活性炭ꎬ其丙酮吸附所需的理论活性炭孔容将超过真实的活性炭孔容(０.５７ｃｍ３/ｇ)ꎬ即丙酮分子在ＡＣ￣４０上并未完全按照单分子层吸附ꎬ这与上述拟合线性相关度的分析结果一致ꎮ由分析结果可见ꎬ丙酮在湿炭中除了单分子层吸附ꎬ可能还伴有溶解于水中的现象ꎬ由于丙酮从气相溶解到水中的速率低于丙酮分子在活性炭上的吸附速率ꎬ丙酮在含水的湿炭吸附并未完全符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ单分子层吸附ꎬ且其在吸附过程中易发生穿透ꎮ图７㊀不同湿度活性炭的孔容中水和丙酮的分布情况Ｆｉｇ.７㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅｏｃｃｕｐｉｅｄｂｙａｃｅｔｏｎｅａｎｄｗａｔｅｒｗｉｔｈｔｈｅｐｏｒｅｖｏｌｕｍｅｏｆａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ结合ＢＥＴ分析结果ꎬ少量水存在活性炭中可能改变了活性炭的微/介/大孔道比例ꎬ进而促进了丙酮分子在活性炭孔道中的传输ꎮ此外ꎬ活性炭吸附丙酮时ꎬ可能释放出大量吸附热ꎬ活性炭孔道中的水分吸收了这部分热量而发生汽化ꎬ在测试含水活性炭的丙酮吸附试验过程中ꎬ于吸附床出口处均发现液滴ꎬ这在一定程度上可缓解活性炭吸附床的局部温升ꎬ进而提高丙酮在湿炭上的吸附速率[２３]ꎮ当活性炭的含水量过高时ꎬ丙酮的吸附热难以汽化过量的水分ꎬ导致其堵塞活性炭的孔道ꎬ从而抑制活性炭的丙酮吸附性能ꎮ０６㊀第４期李力成ꎬ等:不同含水量活性炭的丙酮动态吸附性能研究３㊀结㊀论笔者研究了活性炭含水量对丙酮吸附性能的影响ꎬ测得不同含水量的活性炭在常压条件下的丙酮吸附曲线ꎮ结果表明ꎬ活性炭含水导致其丙酮穿透时间提前㊁饱和吸附量减少以及床层利用率下降ꎮ通过动态吸附模型对吸附曲线进行拟合分析发现ꎬ随含水量的增加ꎬ湿炭的穿透曲线拟合线性相关度逐渐下降ꎬ饱和吸附量也随之下降ꎮ丙酮的吸附速率随活性炭含水量的增加先增加后减少ꎬ当活性炭含水量为２０％时ꎬ其丙酮吸附速率最高ꎮ由活性炭孔容和含水量间的关系可以发现ꎬ含水量较高时ꎬ丙酮在湿炭中除了单分子层吸附ꎬ可能还伴有溶解于水中的现象ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ):[１]陆书明ꎬ徐坦ꎬ袁慰椿.丙酮回收装置水洗塔的改进[Ｊ].江苏化工ꎬ２００３ꎬ３１(６):４９－５１.ＬＵＳＭꎬＸＵＴꎬＹＵＡＮＷＣ.Ｉｍｐｒｏｖｅｏｆｗａｔｅｒｔｏｗｅｒｆｏｒａｃｅｔｏｎｅｒｅｃｏｖｅｒｙ[Ｊ].ＪｉａｎｇｓｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２００３ꎬ３１(６):４９－５１. 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活性炭纤维吸附+蒸汽冷凝回收甲苯废气许多石化、化工生产过程中排放大量有机废气，浪费资源，污染环境。

在感光胶片的生产过程中有大量的甲苯废气排出。

我们利用“活性炭纤维有机废气吸附回收装置”对其进行了治理，取得了显著的效果，不仅获得了很大的经济效益，而且收到了显著的环境效益。

一、 活性炭纤维有机废气吸附回收装置系统简介1、装置系统活性炭纤维有机废气吸附回收装置是利用活性炭纤维作吸附材料，参考了BTP环式吸附器结构⑴，设计了一种组合式的吸附器。

结合实际生产过程，设计上采用了连续的吸附-脱附-再生操作程序。

在甲苯废气的治理工程中，设计采用了三箱吸附系统。

工程设计的工艺系统如下图所示。

净化气甲苯废气治理工艺流程简图吸附箱是系统的主体装置，每个吸附箱是一个体积为10m3的方箱，采用不锈钢制造。

2、吸附材料——活性炭纤维（ACF）的优点工业上对吸附材料的要求是⑵⑶：具有大的比表面积，高的孔隙率，大的吸附容量，均匀的孔径和较短的孔道，只有这样，才能保证吸附剂有良好的吸附性能、大的吸附容量和较好的脱附性能。

这样才能满足对气体净化的要求。

另外，吸附剂的劣化，直接影响着吸附剂的使用寿命。

在传统的有机废气吸附净化中采用的普通颗粒活性炭，由于颗粒活性炭比表面相对较小，孔道长，不仅吸附容量小，而且脱附性能差，使用过程中劣化速度快，使用寿短。

而活性炭纤维在诸方面都比普通颗粒活性炭具有明显的优势。

表一列出了两种活性炭的主要差别。

表一颗粒活性炭和活性炭纤维的主要差别由表一可以看出，活性炭纤维的比表面积远大于颗粒活性炭，不仅如此，由于颗粒活性炭的孔径较长，加之孔径分布不均匀，可供利用的有效比表面积占总比表面积的比例更远低于活性炭纤维，因此，活性炭纤维的吸附容量是颗粒活性炭的1~40倍⑴，而且吸附时炭纤维很短的时间即可达到吸附饱和，脱附速率快，脱附后残留量少，使得活性炭纤维的使用寿命是颗粒活性炭的3~5倍。

由此可见，用活性炭纤维做吸附材料远优于颗粒活性炭。