【干货】一文看懂吸附法VOCs的常见吸附剂和影响因素-第4页-北极星大气网

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3 吸附影响因素

影响VOCs吸附效果的因素很多，除吸附剂本身的性质结构外，VOCs的分子结构、外界环境的温度、湿度及共存污染物也会影响吸附法的工艺性能。

3.1 VOCs的分子结构

位阻效应决定气体分子不能进入比其临界直径还小的孔中并被吸附，分子尺寸的大小与吸附剂的孔径间存在有效匹配的问题。

Barrer等研究发现极性分子可嵌入到钠基蒙脱石层间，而非极性分子却不能嵌入，且极性、非极性分子形成的吸附-解吸等温线滞后环形式不同，其相应滞后环的位置分别在相对压力区中部、低压区闭合。研究表明，采用对端基甲基数目不同的短碳链有机阳离子改性膨润土后，吸附各种吸附质时具有明显选择性，易通过嵌入作用，能吸附临界尺寸小于原始层间距的吸附质分子;短碳链表面活性剂改性后的有机膨润土，其吸附能力与比表面积之间有半定量的关系，但分配作用并不明显。不同表面活性剂改性膨润土的吸附能力顺序与吸附质有关，短碳链有机膨润土对有机物的吸附能力与其表面积一般有较好的相关性，其吸附量与吸附质的沸点呈正相关。

依据VOCs理化性质的不同，气体吸附效果会有较大差别。吸附剂对VOCs的吸附能力随气体分子量的增加而增强，低分压气体较高分压气体更易被吸附。当VOCs分子量大于130且具有低挥发性(沸点 > 240 °C)时，吸附质会被强烈吸附而难以脱附;当气体分子量小于45 时，则易出现吸附不牢的情况。

3.2 温度

温度是影响VOCs吸附的重要因素之一。低温有利于物理吸附，而适当升温则更利于化学吸附。一般地，温度升高会使VOCs更易挥发，但Chiang等发现泥煤基活性炭吸附VOCs(四氯化碳、氯仿、苯和二氯甲烷)时对温度并不敏感，具有高吸附热、低熵变的苯的吸附效果更好。

3.3 湿度

因活性炭微孔体积有限，水蒸气对低浓度VOCs 吸附的影响比高浓度时更为显著。研究表明，当湿度超过40%时，吸附大量水蒸气的活性炭对VOCs分子的吸附能力会显著降低。Zhou等发现，较高的湿度会抑制微孔活性炭对甲烷的吸附，但在较低湿度条件(湿气含量 < 1 mmol 水/g活性炭)下，微孔活性炭对甲烷的吸附量反而出现较小的增加趋势。高华生等对比研究了湿度对低浓度VOCs(苯、甲苯、三氯甲烷和丙酮)在活性炭上的吸附平衡，发现当湿度高于50%时，共存水蒸气对VOCs吸附过程的抑制作用显著增强;水蒸气对低浓度VOCs影响较显著，VOCs浓度增加，该抑制作用减小;水蒸气的抑制作用随着吸附质极性的增强依次增大，即丙酮 > 三氯甲烷 > 苯。

3.4 共存污染物

陈秋燕等以苯、甲苯、二甲苯为例，发现其浓度与穿透时间的对数呈线性关系;VOCs的物化性质对穿透时间有影响，甲苯比苯更易穿透;流量越大，VOCs的穿透时间越短;活性炭吸附VOCs(苯、甲苯)并不等同于单个VOCs吸附的简单相加。浓度较高的多组分VOCs共存时，吸附剂的穿透体积会受到影响，但对VOCs的扩散系数影响不大。金一中等通过对比分析苯、甲苯纯组分及混合组分的动态穿透曲线，发现吸附能力强的甲苯能从活性炭中置换出吸附能力弱的苯。Vahdat考察了活性炭对双组分VOCs的竞争吸附行为，两种VOCs的穿透时间均有提前，其穿透时间取决于VOCs浓度、吸附容量和流速，改变两种VOCs的浓度配比可以使其的吸附强弱发生改变。Li等通过研究甲苯、乙酸乙酯和苯共存体系的双组分和三组分的穿透曲线，发现半焦炭对上述VOCs的吸附顺序是甲苯 > 乙酸乙酯 > 苯;强吸附组分能代替弱组分，双氧水氧化半焦炭能提高其对VOCs的吸附量，尤其是甲苯。罗宏慧等研究活性炭对VOCs的共吸附现象时发现，共吸附使体系中各VOCs的穿透容量均下降，共吸附的物质愈多，穿透容量降低愈明显，两种、四种VOCs共吸附时导致丙酮的穿透容量分别减少21.9%、41.7%。

4 结论

吸附法是主要的VOCs净化方法之一。与其它方法相比，吸附法具有工艺成熟、操作简单、能耗低、净化效率高等优点，适用于低浓度、高风量的VOCs净化。但也存在着高温度下吸附效率低、高湿度下VOCs的吸附被抑制等缺点。因此，开发更高效的吸附剂，克服高温高湿对吸附的影响，并且寻找更低成本的吸附剂再生方法，这将是今后吸附法净化VOCs的研究方向。

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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