【干货】一文看懂吸附法VOCs的常见吸附剂和影响因素-第2页-北极星大气网

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2 吸附剂

理想的VOCs吸附剂通常应具备以下几点：较高的比表面积、吸附量大、吸附可逆、表面疏水性强、热稳定性高、再生容易、成本低廉等。吸附剂分无机和有机吸附剂两大类，以无机吸附剂应用较多。常见的无机吸附剂如活性炭、活性炭纤维、沸石分子筛、黏土等，一般具有较高的比表面积或微孔体积，其吸附活性高、吸附量大、热稳定性较好，但大多存在亲水性强，热脱附温度高的问题。有机吸附剂主要是指Tenax系列的吸附剂。

2.1 活性炭

最常用的无机吸附剂是活性炭。活性炭对VOCs亲合系数越大，说明吸附VOCs的能力越强，因此，活性炭对苯系物等大分子VOCs的净化效果显著，但对甲醛等小分子污染物的吸附性能较差。湿度增大，活性炭对VOCs的吸附量减小，但芳香烃VOCs受水蒸气的影响较小。能与活性炭发生聚合反应的VOCs及大分子高沸点的有机物，不宜用该法回收。Henschel等采用颗粒活性炭和光催化氧化技术应用于室内空气净化器，对比两者去除室内VOCs的费用，发现光催化氧化的费用高于活性炭10倍左右。

通过调节活性炭表面O、N、S等官能团的种类及数量可调整其表面酸碱性，改善其吸附VOCs的性能。张丽丹等在保持活性炭骨架结构完整的前提下以酸、碱交替改性方法对廉价的煤质活性炭加以处理，结果表明其比表面积提高了657.68 m2/g，对苯的饱和吸附量相应增加了10.37 mg/100 mg。有研究表明，用氯化铁处理过的活性炭，吸附VOCs的性能良好。经浸渍处理后可有效提高活性炭的吸附容量，去除VOCs的效果良好，简单加热再生后还可循环利用。此外，活性炭的制作材料和过程也制约着其吸附VOCs的性能，采用废弃聚氨酯经K2CO3浸渍后制备的活性炭比表面积高达2772 m2/g，具有良好的吸附能力，与商业高比表面积的活性炭吸附水平相当，是普通椰壳活性炭的3 ~ 4倍。

高风量、低浓度VOCs的净化，一直是空气净化领域中亟待解决的难题。与粒状活性炭相比，蜂窝状活性炭具有床层阻力小的优点，更符合实际应用中高风量等处理条件，其研制始于日本，具体制备方法是将炭化材料挤压成型后再经活化而成。目前，我国处理高风量、低浓度VOCs设备的吸附剂以蜂窝状活性炭为主，辅以吸附净化、脱附再生和催化燃烧等技术，适合于高风量(5000 ~ 25000 m3/h)、低浓度、需连续处理的VOCs净化。该法的主要原理是通过蜂窝状活性炭吸附浓缩后转换成小风量、高浓度的VOCs，并通过催化燃烧作用所释放的热能对吸附床进行脱附再生。该项技术相应的设备也应运而生。

2.2 活性炭纤维

活性炭纤维大量微孔的开口都在其表面上，吸附-脱附时VOCs分子经历的通道较短，因此，活性炭纤维具有吸附容量大、吸附效率高、吸附/脱附速度快、吸附低浓度VOCs的能力优良以及易成型、不易粉化和沉降等优势。

粘胶基活性炭纤维表面有丰富的含氧官能团，吸附低浓度VOCs效果良好，当丁酮浓度高于100 ppm时，比表面积高的活性炭纤维具有高吸附容量;当浓度低于100 ppm时，情形则相反。活性炭纤维对低沸点的化合物吸附能力强，吸附低浓度甚至痕量VOCs更有效，但其费用远高于活性炭吸附法。Navarri等研究表明，由聚合物原材料炭化和活化制成的活性炭纤维，对二甲苯的吸附容量与比表面积呈正相关。活性炭纤维经表面改性和修饰后，能进一步改善其吸附VOCs的性能。空气氧化处理后的活性炭纤维，可显著增加对甲醛的吸附容量和穿透时间。黄正宏等发现，活性炭纤维经气相氧化处理后，能提高其微孔容积和比表面积，并增强对极性VOCs的吸附。根据气体酸碱性，可采用适当方法改性活性炭纤维提高其吸附性能。去除碱性气体时，可添加酸氧化活性炭纤维使其表面的含氧官能团增多，从而提高其表面酸度;亦可添加碱性物质等改善其对酸性气体的吸附性能。添胺及附胺的活性炭纤维可提高其对醛类的吸附能力。

原标题：【干货】一文看懂吸附法VOCs的常见吸附剂和影响因素

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