活性炭的吸附性能可以用吸附量和吸附速率表征。影响活性炭吸附性能的因素较多,如比表面积、孔隙度、孔隙结构和分布、表面官能团类型。活性炭表面官能团类型、空隙结构和分布决定了活性炭对有机物的吸附具有选择性,即对不同有机物的饱和吸附量不同,且活性炭对不同有机物的饱和吸附量差距较大。
吸附量分为静态吸附量和动态吸附量。静态吸附量是指一定条件下的最大吸附量,动态吸附量是指达到穿透点时的吸附量,动态吸附量远小于静态吸附量。实际运行过程中的去除效率高低主要取决于动态吸附量。因此,若活性炭吸附装置出口低于期望浓度或去除效率低于期望值,则说明已达到穿透点,要及时更换活性炭。
吸附速率主要受物质在活性炭内部的扩散速率和活性炭的吸附反应速度影响。比表面积和孔隙率越大,则扩散速率越快,而表面官能团与有机物的作用力决定吸附反应速度。因此,比表面积越大,孔隙率越大,吸附容量和吸附速率越大。在治理特定污染物时,可考虑活性炭对有机物的化学吸附,根据被吸附物质的分子大小和分子结构,选择空隙结构和分布适宜及具有特定表面官能团的活性炭。活性炭对大部分有机物的吸附主要是物理吸附,因此在选择活性炭时主要关注比表面积和孔隙率。
除活性炭自身特性对吸附性能有影响外,外在因素主要为温度、湿度、气体流速。温度升高,分子的运动速度加快,由于分子与活性炭的吸附作用力主要是物理作用,高温下有机物分子易挣脱束缚。湿度大,说明废气中水分子含量较多,水分子体积小,易与有机物产生竞争吸附。气速快,则分子与活性炭接触时间短,易达不到活性炭的反应速度,分子则不能与活性炭产生作用力。因此,控制温度、湿度,增加废气停留时间,有利于提高活性炭的吸附性能。
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