活性炭脱附VOCs方式到底有几种？

脱附是创造与低负荷相对应的条件，引入物质或能量使吸附质分子与活性炭之间的作用力减弱或消失，除去可逆吸附质。传统的活性炭脱附方法有水蒸汽、热气体脱附，变压脱附，溶剂置换，近年又出现了电热法、超声波再生法、微波辐照等新兴脱附方法。

 

一、水蒸汽、热气体脱附法

 

适用于脱附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物，水蒸汽热焓高且易得，经济性、安全性好，但是对于高沸点物质的脱附能力较弱，脱附周期长，易造成系统腐蚀，对材料性能要求高；回收物质的含水量较高，解吸易于水解的污染物(如卤代烃)时会影响回收物的品质；水蒸汽脱附后，吸附系统需要较长时间的冷却干燥才能再次投入使用，还存在冷凝水二次污染的问题。

 

与水蒸汽解吸相比，热气体解吸的冷凝水二次污染很少，回收到的有机物含水量低 (对于水溶性的有机物更显优势)，便于进一步精制回收，再生干燥、冷却时间短，对吸附系统材料要求较低。热气体脱附的缺点是气体热容量较小，气体热交换所需面积相对较大，如果直接采用热空气解吸，可能存在一定的危险性，而且氧的存在会影响回收物质的品质，所以需要控制再生气体中氧的含量，增加回收费用。一些学者对热气体解吸提出了改进：2002年Reiter 提出再生蒸气与待吸附污染气流顺流的方法以提高脱附效率、延长活性炭的使用寿命，并采用周边空气而非传统的净化后气体作为干燥用气。Flink 采用空气、惰性气体混合气体进行循环解吸。

 

二、溶剂置换法

 

以药剂洗脱和超临界流体再生法为代表，通过改变吸附组分的浓度，使吸附剂解吸，然后加热排除溶剂，使吸附剂再生。药剂洗脱法适用于脱附高浓度、低沸点的有机物，使吸附质与适宜的化学药品反应，让活性炭再生，针对性较强，往往一种溶剂只能脱附某些污染物，应用范围较窄。

 

所用有机溶剂价格高、有些具有毒性，会带来二次污染，活性炭再生不彻底，易堵塞活性炭的微孔，多次再生后活性炭的吸附性能明显降低。超临界流体再生法以超临界流体作为溶剂，将吸附在活性炭上的有机污染物溶解于超临界流体之中，再利用流体性质与温度和压力的关系，将有机物与超临界流体分离，达到再生目的，一般使用CO2作为萃取剂。

 

1979年，Modell首次采用超临界CO2从活性炭上再生酚，该法操作温度低，不改变吸附物的物理、化学性质和活性炭的原有结构，活性炭基本无损耗，便于收集污染物，有利于吸附质的重新利用，切断二次污染，可实现连续操作，再生设备占地小，能耗少。但是，该法所研究的有机污染物十分有限，难以证明应用的广泛性。

 

三、电热解吸法

 

Fabuss和 Dubois在1970年利用吸附材料的导电性，向吸附饱和后的吸附剂施加电流，利用焦耳效应生热，为解吸提供能量。

 

目前，有两种方式产生电流：电极直接产生电流和电磁感应间接产生电流。与传统变温解析法相比，电热解吸法再生气体流量可以减少10%-20%，效率高，能耗低，处理对象所受局限较少。但是直接加热时会出现过热点，影响吸附床层温度的控制，难以放大，另外电极布置连接和绝缘方面还有待进一步深入研究。

 

四、微波脱附法

 

活性炭可以吸收微波能量用于解吸吸附质。微波加热速度快，只需常规方法的1/100-1/10的时间就可以完成，且加热均匀，只对吸收微波的物料有加热效应，能耗低，设备、操作简单，再生效率高，便于自动控制，但是由于微波加热过程是封闭的，脱附物质不能及时排除，对再生效果会产生一定影响。

 

Ania等分别用2450MHz的微波和传统电热法对吸附苯酚饱和的活性炭进行再生，发现微波可以显著缩短解吸时间，且活性炭吸附容量损失少。宁平等运用微波辐照再生吸附有甲苯废气的活性炭，并对解吸气进行冷凝，甲苯回收率达60%以上，接近化学纯。王宝庆用微波解吸再生负载乙醇活性炭，3-4min后脱附率达90%以上。

 

五、超声波再生

 

不同学者对超声波解吸的机理有不同的解释：Yu、B?ssler、Hamdaoui等认为是声空穴产生的高速微型射流和高压冲击波导致吸附质解吸，Breit- bach等认为是超声波的热效应加速吸附质的解吸。

 

我国学者认为超声波与不同相界面或其他超声波波峰相遇时，会产生巨大的压缩力，随着波的反弹形成一个个微小的“空化泡 ”，“空化泡” 爆裂时爆炸点的温度和压力陡然上升，可以将能量传递给被吸附物质，加剧其热运动，从吸附剂表面脱离。由于超声波只是在局部施加能量，因而能耗较小，炭损失小，工艺设备简单。Hamdaoui的研究结果表明超声波可以显著提高p-氯苯的解吸速率，在21到 800kHz的范围内，解吸速率随着频率的升高而加快，且在超声波到达38.3W之前，活性炭的稳定性未受到影响。