减排前沿丨残留的水蒸气是再生式活性炭吸附性能不佳的元凶？

本文改编自期刊Science of the total Environment

原文标题：VOCs adsorption on activated carbon with initial water vapor contents: Adsorption mechanism and modified characteristic curves.

作者：Lijuan Jia等

热蒸汽脱附是吸附材料再生的常见方法，但可能造成部分水蒸气残留在吸附床中，影响VOCs吸附等温线。

研究方法

采用顶空分析法测量了298K时颗粒活性炭（granular activated carbon, GAC）吸附12种典型VOCs（酮、烷烃、醇、卤代烃和芳烃等）的吸附等温线。通过拟合Linear solvent energy research（LSER）和Dubinin-Radushkevich（DR）方程,Lijuan Jia等比对了不同VOCs在不同初始含水量（initial water contents, IWC）的GAC的VOCs吸附效果。

研究结果

结果表明，尤其在低VOCs浓度条件下，水蒸气降低了GAC的VOCs吸附容量和色散效果，见图1。

图1（a） 不同浓度的丙酮在不同IWC的GAC上的平衡吸附容量的减少比例；（b） VOCs（5mg/L）在含400mg/g IWC的活性炭上的平衡吸附容量的减少比例。

LSER模型显示，VOCs的电子受体力（

）和色散力（

）在吸附过程中起主要作用。对于同系列

值相近的VOCs，

越高,IWC对VOCs负影响越小；对于不同系列中

值相近的VOCs，

值越高，IWC对VOCs吸附效果负影响越大，见图2。

图2.  VOCs（5mg/L）在含400mg/g IWC的GAC上的平衡吸附容量的减少比例与（a）色散力（

）；（c） 电子受体力（

）;（b）&（d） 色散力贡献比（Wd）.

12种VOCs在干燥的GAC上的特性曲线，即吸附体积（qv）与吸附电位密度（ε/Vm）的曲线，基本上落在一条具高相关系数的曲线上。考虑到水蒸气的影响，引入了色散力比（Wd），并用Wd·qv代替DR方程中的qv，以修正VOCs在GAC上随IWC变化的综合特征吸附曲线，提高了与DR方程的拟合效果，表现出更好的叠加性，见图3。

图3.  不同IWC下活性炭VOCs吸附特性修正拟合曲线.