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废气吸附设备与吸附剂简介
来源: | 作者:本文主要内容来源于《环境工程设计教程》 | 发布时间: 1533天前 | 2488 次浏览 | 分享到:

吸附净化法是用多孔固体吸附剂将废气中的有害组分积聚在其表面上,从而使废气得到净化的方法。由于吸附作用可以进行得相当完全,因而能有效地清除用一般手段难以处理的低浓度气态污染物。吸附法通常用来回收废气中的有机污染物及去除恶臭。如人造纤维工业中回收丙酮、二硫化碳,油漆工业中回收甲苯、二甲苯、酯类等。此外,还可用于治理烟气中的硫氧化物、氮氧化物、汽车排出的CO、硝酸车间尾气等。废气吸附设备在环保工程中有着广泛的用途,本文主要介绍使用吸附剂的吸附设备。

吸附设备的类型

按吸附剂运动状态的不同,吸附设备可分为固定床吸附器、移动床吸附器、流化床吸附器和其他类型的吸附器。

固定床吸附器

在固定床吸附器内,吸附剂在承载板上固定不动。固定床可分为立式、卧式和环式。一段式固定床层厚1m左右,适用于浓度较高的废气净化,其他形式固定床层厚为0.5m左右,适用于浓度较低的废气净化。固定床吸附器结构简单、工艺成熟、性能可靠,特别适合于小型、分散、间歇性的污染源治理。

移动床吸附器

在移动床吸附器内固体吸附剂在吸附床中不断移动,一般固体吸附剂由上向下移动,而气体则由下向上流动,形成逆流操作。移动床吸附器最上段冷却器用于冷却吸附剂。吸附段、精馏段、汽提段之间由分配板分开。脱附器下部装有吸附剂控制机构,控制机构将进入脱附器的吸附剂输送至再生器,再生后重复使用。移动床克服了固定床间歇操作的缺点,适用于稳定、连续量大的气体净化。

流化床吸附器

在流化床吸附器中吸附层内的固体吸附剂呈沸腾状态。进入锥体的待净化气体以一定速度通过筛板向上流动,进入吸附段后,将吸附剂吹起,在吸附段内完成吸附过程。净化后气体进入扩大段后由于气速降低,气体中夹带的固体吸附剂沉回到吸附段,而气体则从出口管排出。与固定床相比,流化床所用的吸附剂粒度较小,气流速度要大34倍以上,气、固接触充分,吸附速度快,但吸附剂的损耗较多。

吸附剂在吸附设备的工作中有着关键的作用,吸附剂选择与使用直接影响设备的运行效果和运行成本。

对吸附剂的基本要求

虽然许多固体表面都具有吸附能力,但合乎工业需要的吸附剂应满足下列要求:

1、有巨大的内表面,吸附剂的吸附作用主要发生在与外界相通的空穴的表面上,孔穴越多,内表面越大,则吸附性能越好。

2、有良好的选择性,不同的吸附剂因其组成、结构不同,所显示出来的对某些物质优先吸附的能力就不同,例如,木炭吸附SO2NH3的能力较吸附空气要大。

3、有良好的再生特性,吸附剂再生效果的好坏,往往是吸附技术使用的关键,因此要求附剂具有简单的再生方法、稳定的再生活性。

4、有较好的机械强度、热稳定性和化学稳定性。

5、原料来源广泛,制备简单,价格低廉.

吸附剂的种类

吸附剂的种类很多,可分为无机的和有机的,天然的和合成的,天然矿产如活性白土、漂白土和硅藻土等,经过适当的加工,就可形成多孔结构直接作为吸附剂使用,一般用于石油制品的脱色或脱水及溶剂的精制等。天然沸石如丝光沸石、斜发沸石等,可直接用于废气中NOx治理。合成无机材料吸附剂有活性炭、活性碳纤维、硅胶、活性氧化铝和合成沸石分子筛等。特别是合成分子筛有严格的孔道结构,它的性能经调节和不断改进,具有较高的选择性和催化性能,适用于分离性能非常类似的物质。近年来还研制出多种大孔吸附树脂,与活性炭相比,具有选择性良好、性能稳定、再生容易等优点。

吸附剂的选择

吸附过程设计中,吸附剂的选择是十分重要的,一般可按下述方法进行。

(1)吸附剂的初步选择选择吸附剂要有一定的机械强度外,最主要的是对预分离组分要有良好的选择性和较高的吸附能力,这主要取决于吸附剂本身的物理化学结构和吸附质的性质(例如极性、分子大小、浓度高低、分离要求等)。对极性分子,可优先考虑使用分子筛、硅胶和活性氧化铝。而对非极性分子或分子量较大的有机物,应选用活性炭,因为活性炭对碳氢化合物具有良好的选择性和较高的吸附能力。对分子较大的吸附质,应选用活性炭和硅胶等孔径较大的吸附剂。而对于分子较小的吸附质,则应选用分子筛,因为分子筛的选择性更多地取决于其微孔尺寸极限。很重要的一点是,要除去的污染物的分子直径必须小于有效微孔尺寸。当污染物浓度较大而净化要求不太高时,可采用吸附能力适中而价格便宜的吸附剂。当污染物浓度高而净化要求也高时,可考虑用不同吸附剂进行两级吸附处理或用吸附剂浸渍的方法(例如浸渍过碘的活性炭可除去汞蒸气,浸渍过溴的活性炭可除去乙烯或丙烯)

(2)活性与寿命实验 对初步选出的一种或几种吸附剂应进行活性和寿命实验。活性实验一般在小试阶段进行,而对活性较好的吸附剂一般应通过中试进行寿命实验(包括吸附剂的脱附和活化实验)

(3)经济评估对初步选出的几种吸附剂进行活性、使用寿命、脱附性能、价格等方面的综合比较,进行经济估算,从中选用总费用最少,效果较好的吸附剂。