活性炭吸附挥发性有机化合物的研究进展

由于挥发性有机化合物(VOCs)对人类健康和生态环境的危害巨大,因此VOCs控制技术的研究显得尤为重要。活性炭吸附法具有技术成熟、操作简单、净化效率高、能耗低以及可回收等优势,是净化VOCs最经济、有效的方法之一。主要综述了活性炭在脱除VOCs方面的研究进展,包括活性炭的制备和改性技术及其对VOCs的吸附性能、活性炭吸附VOCs的影响因素以及活性炭在实际工业中的应用。通过探究不同制备及改性方法对活性炭孔结构、表面化学性质、比表面积的改变与VOCs吸附效果之间的联系,并结合实际应用实例,对活性炭吸附技术在实际应用中的发展方向提出了一些合理见解。     

挥发性有机物(VOCs)吸附材料的研究进展

目前,我国面临严重的挥发性有机物（VOCs）污染问题。吸附法是研究与应用最为广泛的VOCs治理技术。主要介绍了吸附净化VOCs原理和几种常见的VOCs吸附材料,包括活性炭、新型多孔炭材料、沸石分子筛、黏土基吸附剂、金属有机框架和介孔硅。详述了各吸附材料的VOCs吸附能力和优缺点,判断了其应用价值,并指出了为提升大规模工业化应用潜力,后续研发的VOCs吸附材料应满足高吸附量、高疏水性、高热稳定性和再生能力强4个特征。     

蜂窝活性炭与沸石分子筛对涂装VOCs废气的吸脱附性能对比

选取工业涂装VOCs废气作为试验对象,以蜂窝活性炭和沸石分子筛为吸附剂,设计固定床小试装置进行VOCs吸脱附试验。结果表明：蜂窝活性炭的碘值、比表面积、总孔容及微孔孔容均大于沸石分子筛,分别是沸石分子筛的1.79,2.93,1.55,2.02倍;相同脱附温度、进气风速条件下,VOCs从蜂窝活性炭表面脱附更容易,其脱附时间远低于沸石分子筛;相同反应条件下,蜂窝活性炭对VOCs的饱和吸附量明显高于沸石分子筛,但沸石分子筛的饱和吸附量受反应温度和VOCs浓度的影响相对较小;循环吸脱附10次后,蜂窝活性炭和沸石分子筛对VOCs的吸附率分别下降为第1次时的71.35%和81.15%,沸石分子筛的吸脱附性能更为稳定;蜂窝活性炭饱和吸附量大、脱附时间快,适用于宽负荷、低风量、中高浓度VOCs废气处理;沸石分子筛空气动力学及循环吸脱附性能较好,适用于处理初始温度相对较高、中低浓度VOCs废气。     

PDMS基涂层活性炭对甲苯、苯和丙酮吸附研究

活性炭疏水性改性是提高其对含水VOCs选择性吸附的重要手段,然而这种改性方法对活性炭吸附不同VOCs的效果研究较少.采用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)对活性炭进行改性处理,并利用BET、Boehm滴定等方法对活性炭进行表征.采用动态吸附法,利用Yoon-Neslon吸附理论模型研究了不同相对湿度条件下,PDMS改性活性炭对VOCs(甲苯、苯、丙酮)吸附穿透曲线、饱和吸附量的影响及关键影响因素.结果表明:PDMS改性活性炭BET比表面积、微孔容积和表面酸碱官能团含量均有减少;经PDMS改性后,活性炭表面疏水性增大.动态吸附实验结果表明:PDMS改性前后活性炭吸附甲苯、苯、丙酮穿透曲线均符合Y-N模型;随着相对湿度增大,未经改性的活性炭(Bare-AC)对甲苯、苯和丙酮吸附速率降低、平衡吸附量减少,PDMS改性活性炭对甲苯、苯分子吸附速率和选择吸附能力提高,其中PDMS改性的活性炭(PDMS/AC-250)对甲苯、苯吸附量为相同条件下Bare-AC的1.86(甲苯)、1.92(苯)倍,但对丙酮分子提高不明显;结合表征结果分析,PDMS改性活性炭对VOCs分子吸附主要依靠化学吸附,同时与VOCs分子极性有关.     

工业源VOCs治理技术效果实测评估

根据珠三角地区典型工业行业VOCs治理技术应用情况调研数据,选取6种典型治理技术开展现场测试,比较各类技术对VOCs的去除率和对VOCs物种的去除特征. 结果表明:活性炭吸附、水喷淋+活性炭吸附、活性炭吸附浓缩+催化燃烧、低温等离子体、溶液吸收、水喷淋+溶液吸收6种技术对工业VOCs去除率的范围分别为-98.1%~79.2%(负值表示可能存在活性炭脱附作用,下同)、-167.4%~57.5%、-3.8%~66.5%、34.1%~96.3%、22.8%~43.1%和2.7%~19.6%. 活性炭吸附及其组合技术对ρ(VOCs)<100 mg/m3的废气处理效果很差;而低温等离子体对ρ(VOCs)>1 000 mg/m3的废气治理效果较差. 活性炭吸附及其组合治理技术对芳香烃、酯类和醚类的去除率一般在40.0%左右;低温等离子体对除卤代烃外的其他物种去除率在28.6%~74.6%之间;溶液吸收法对醚类、芳香烃、酯类和卤代烃的去除率达33.2%~90.1%,而水喷淋+溶液吸收法对醇类、酮类和醚类的去除率可达到41.8%~98.9%. 未来应从经济、技术、监管三方面对工业VOCs治理技术进行综合评估,同时应对更多工业源的VOCs治理技术开展实测评估.      

挥发性有机物在活性炭纤维上的吸附和电致热脱附

采用3种不同的活性炭纤维,考察了VOCs种类、VOCs浓度以及床层温度对活性炭纤维吸附VOCs性能的影响,并采用电致热脱附技术进行再生研究.结果表明,甲苯浓度对吸附推动力影响较大,在高浓度下,可使吸附容量达到434.8mg/g.活性炭纤维吸附甲苯受温度影响较小,在60℃下仍然具有288.6mg/g的吸附容量.电致热脱附电压越大,活性炭纤维升温速率越快,脱附效率越高,经过100min即可完全脱附.经过4次吸脱附循环,活性炭纤维仍有较好的吸附效果,饱和吸附量能达到原有吸附量的80%以上.     

碳基材料与挥发性有机污染物相互作用行为和机制研究进展

挥发性有机物(VOCs)是常见的污染物，可通过工农业生产活动进入环境，并对生态环境和人类健康构成潜在威胁。碳基材料具有多种优点且极具工程应用潜力，被广泛应用于VOCs污染防治的研究中。因此明确碳基材料与VOCs间的作用机制有着切实的环境意义。首先综述了VOCs的主要来源、危害。并以碳基材料为主要关注对象，论述了各种改性或未改性碳基材料对VOCs的吸附和降解效率；详细介绍了吸附和降解过程中两者间可能发生的作用机制；然后从碳基材料和VOCs本身的物理化学性质以及环境因素角度出发，探讨碳基材料吸附或降解VOCs过程中的影响因素；最后阐明了两者之间的关联和区别，总结出判定去除VOCs过程中相互作用的方法。基于此，碳基材料在VOCs治理过程中起到重要作用，具有重要的环境意义。研究成果可为碳基材料的结构调控方向、应用性能评价及其在VOCs吸附或降解中的应用提供参考。     

生物过滤塔降解挥发性有机物动力学模型

提出了挥发性有机物(VOCs)生物降解新机理——吸附传递生物降解机理,建立了模型动力学方程,选择活性炭为滤料,以甲苯为VOCs代表,求取模型参数,获得了VOCs生物降解经验方程,并验证了模型的正确性。      

钙化物在废弃物基活性炭制备过程中的影响

研究了以城市垃圾中3种典型的固体有机废弃物——锯木屑、纸张和塑料的热解产物（分别简称木炭、纸炭和塑料热解物）为原料,水蒸气为活化剂制备废弃物基活性炭时钙化物含量对活化过程、活性炭吸附性能（以碘值表征）及其孔结构的影响。结果表明,钙化物可加快活化反应的速度,且钙化物含量在1.5%时活化反应速度即已不再随钙化物含量的增加而增加;活性炭的吸附性能则随钙化物含量的增加而减少,同时钙化物对活性炭的孔径分布基本无影响,但降低了活性炭的比表面积、微孔孔容及中孔孔容;钙化物的2种前驱体（即CaO和Ca（OH）2）对活化过程具有相同的催化作用。     

长江三角洲地区基于喷涂工艺的溶剂源VOCs排放特征

了解挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的溶剂源排放特征是制定长江三角洲地区PM2.5和臭氧防控策略的关键.本研究通过罐采样-GC-MS/FID测定了长江三角洲地区重点喷涂行业(集装箱喷涂、造船喷涂、木器喷涂和汽车喷涂业)的VOCs排放特征.结果表明,长江三角洲地区喷涂行业排放的主要VOCs组分为甲苯、二甲苯、乙苯等芳香烃类物质,三者之和占总VOCs的质量分数为79%~99%.生产工艺的不同对VOCs的排放组成影响并不大,废气处理装置中活性炭吸附对VOCs的组成并无明显影响,而催化燃烧的处理过程会使VOCs的排放组成产生显著变化,乙烯排放明显增大,同时也使得催化燃烧处理最大增量反应活性(maximum increment reactivity,MIR)值高于活性炭吸附处理后的MIR值,说明不同的处理措施的使用将影响VOCs对臭氧的生成作用.     

狭缝结构对船用排气引射装置气膜冷却性能影响的模拟研究

船用燃气轮机的排气温度很高,为了降低排气管道和排气烟羽的红外辐射,在排气喷管上方安装排气引射装置,利用引射原理卷吸环境中的冷空气,降低排气温度,同时在壁面上形成冷却气膜,防止壁面温度升高。排气引射装置的扩压管为多级圆环结构组成,文中利用数值计算的方法模拟了扩压管圆环间狭缝结构对壁面温度的影响,得到了壁面上的温度分布,确定了冷却气膜的长度,为扩压管的设计提供了参考。     

凹凸棒石粘土净化柴油机废气的研究

利用天然凹凸棒石粘土制备成的吸收液,用于柴油机废气的净化过程。柴油机废气在喷射反应器中经凹凸棒石粘土溶液吸收脱除其中的碳烟颗粒物及其它污染物质而净化。实验表明该吸收液具有胶体特性,对碳烟颗粒物有较强的亲合力。在实验条件下,废气中的碳烟脱除率可达71 .3% ,NOX 的脱除率为80 . 4 % ,HC和SO2 等有害气体的脱除率均高于90 % ,气体出口温度从2 0 0～2 5 0℃下降到约5 5℃,气相阻力为3 5kPa。     

立体车库中尾气排放智能监测装置设计研究

传统LugDown汽车尾气排放监测装置在气体监测过程中,受到不带负荷以及大量人为因素的干扰,存在检测精度差的弊端.因此,设计新的立体车库尾气排放智能监测装置,采用压力传感器利用杠杆原理将信号在电路中进行调试,对车辆进行驱动控制,通过不透光度计和尾气分析仪,实现汽车尾气检测和分析。对主程序进行规划提高监测装置软件算法的执行效率,采用浓度测试程序和存储与查询程序,收集汽车排放的汽车尾气数据并随时进行数据查找,实现立体车库尾气排放的智能监测。     

包装印刷VOCs废气治理

介绍了应用吸附 催化燃烧法原理 ,采用FCJ型有机废气净化装置进行包装印刷厂挥发性有机化合物 (VOCs)废气治理 ,详细描述了包装印刷车间VOCs废气治理的工艺过程及其治理效果。测试结果表明 ,应用这类工艺和设备可以有效地进行大风量的VOCs废气治理 ,净化治理效果达到了国家二级排放标准。     

汽车尾气有害物质治理技术

汽车工业的发展,给人们工作、生活带来极大的便利,同时汽车排放的尾气也给大气环境和人体造成了严重的污染和伤害。人们环保意识不断增强,迫需加强汽车尾气的治理。文章对电控燃油喷射系统,电控点火系统,废气再循环技术,分层燃烧技术,可变气门正时系统,多气门技术等发动机净化技术进行了研究和分析,介绍了汽车尾气净化等离子体处理、纳米催化、汽车磁化净化等尾气净化新技术,对汽车尾气净化技术的应用与实践具有一定借鉴作用。     

运输路径合理规划对汽车尾气排放的影响研究

为了减少汽车尾气的排放量,实现节能环保,需要对运输路径进行合理规划设计,缓解交通拥堵,从而降低汽车的能耗和尾气排放量。首先分析了汽车尾气对环境污染的影响,介绍汽车尾气的主要污染物质及对环境和人体的危害。采用路网拓扑结构分析运输路径与交通拥堵的关系,在交通拥堵状态评估模型中构建汽车尾气排放量控制模型,通过交通运输路径的优化规划模型设计,确保车辆畅通,有效减少尾气的排放量,降低了尾气对环境的污染。     

汽车尾气净化催化剂研究进展

介绍了汽车尾气净化催化剂的发展过程、三效催化剂的净化原理以及催化剂的组成等.     

激光烧蚀皮革过程中的废气成分研究

皮革在激光烧蚀过程中会产生大量具有恶臭气味的有机废气,严重影响空气质量。为了评估该类型气体危害,分别利用紫外可见分光光度计和气相色谱-质谱联用仪,检测了天然皮革和人造革在激光烧蚀过程中的废气成分。结果显示烧蚀天然皮革所产生的废气中含有NO、NO2、SO2、二氨基丙烷和丙烯酸甲酯,烧蚀人造革所产生的废气中含有NO、NO2、甲硫醇、二硫化碳、乙二醇、二甲基二硫醚、丙二醇、乙二醇二甲醚和硫代乙酸甲酯。其中,甲硫醇、二硫化碳、二甲基二硫醚和乙二醇二甲醚都是产生恶臭的有机成分。研究为该类型废气的治理提供了基础数据和依据。     

石化CO2解析气应用于碳酸钠制造过程燃爆性分析

对炉气、解析气、上段气、碳化塔顶气体和尾气进行了燃爆性分析及测试,测定了上段气、碳化塔顶气和尾气的爆炸极限并采用三元组分图进行分析。结果显示,压缩前的上段气、碳化塔顶气和尾气随氧气含量的升高不可燃,尾气排空不存在燃爆危险。压缩后的上段气组成处于可燃范围之外。针对碳化塔顶气中氧气浓度已经超过限氧浓度值,提出了必须严格控制碳化塔顶气中的可燃气体浓度的建议。     

锦州市机动车尾气对市区大气环境污染影响评价

在对锦州市机动车尾气进行年检、抽检,取得了大量监测数据的基础上,采用等标污染指数法对市区机动车尾气污染进行分析评价。评价结果表明：市区煤烟型大气污染正逐步向机动车尾气混合型污染过渡：根据评价结果,提出了防治对策和建议。