催化燃燒用的活性炭為什么多數(shù)采用蜂窩活性炭？
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與顆粒狀活性炭相比，蜂窩狀活性炭具有獨(dú)特的蜂窩狀結(jié)構(gòu)，開(kāi)孔率高，流體通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失很小，使蜂窩狀活性炭的阻力很小，只為顆粒狀活性炭阻力的1/13，具有優(yōu)越的動(dòng)力學(xué)性能，且不易堵塞，吸附解吸速度快，其高比表面積，能提高吸附凈化和解吸效果，適用于大風(fēng)量，低濃度工廠有機(jī)廢氣（三苯及有毒有害氣體）治理。因此，實(shí)驗(yàn)選用方形蜂窩狀活性炭，外觀規(guī)格為100mm×100mm×100mm，孔密度為150孔/平方英寸，比表面積為1200m2/g，密度0.5g/cm3，耐火溫度400℃，使用壽命1年，并且具有性能穩(wěn)定、抗腐蝕和耐高速氣流沖擊的優(yōu)點(diǎn)。
催化燃燒設(shè)備為什么結(jié)合活性炭?有機(jī)廢氣在較低溫度下在催化劑的作用下被完全氧化和分解，達(dá)到凈化氣體目的。催化燃燒是典型的氣固相催化反應(yīng)，其原理是活性氧介入深度氧化作用。在催化燃燒過(guò)程中，催化劑的作用是降低反應(yīng)的活化能，同時(shí)使反應(yīng)物分子富集在催化劑表面上以進(jìn)步反應(yīng)速率。借助于催化劑，有機(jī)廢氣可以在較低的起燃溫度下無(wú)焰燃燒并且在開(kāi)釋大量熱量，同時(shí)氧化分解成CO2和H2O。
根據(jù)吸附（效率高）和催化燃燒（節(jié)能）兩個(gè)基本原理設(shè)計(jì)，采用雙氣路連續(xù)工作，一個(gè)催化燃燒室，兩個(gè)吸附床交替使用。先將有機(jī)廢氣用新型的活性炭纖維或活性顆粒碳吸附，當(dāng)快達(dá)到飽和時(shí)休止吸附，然后用熱氣流將有機(jī)物從活性炭上脫附下來(lái)使活性炭再生；脫附下來(lái)的有機(jī)物已被濃縮(濃度較原來(lái)進(jìn)步幾十倍)并送往催化燃燒室催化燃燒成二氧化碳及水蒸氣排出。當(dāng)有機(jī)廢氣的濃度達(dá)到2000PPm以上時(shí)，有機(jī)廢氣在催化床可維持自燃，不用外加熱。燃燒后的尾氣一部門(mén)排入大氣，大部門(mén)被送往吸附床，用于活性炭再生。這樣可知足燃燒和吸附所需的熱能，達(dá)到節(jié)能的目的。再生后的可進(jìn)入下次吸附；在脫附時(shí)，凈化操縱可用另一個(gè)吸附床進(jìn)行，既適合于連續(xù)操縱，也適合于中斷操縱。活性炭催化燃燒中預(yù)處理有機(jī)廢氣可能會(huì)含有少量的粉塵，所以在廢氣進(jìn)入活性炭吸附裝之前還需進(jìn)行預(yù)處理，否則會(huì)堵塞活性炭微孔，影響吸附效果。預(yù)處理設(shè)備為干式過(guò)濾器，分二級(jí)過(guò)來(lái)，具有容塵量大，阻力小等特點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)前面的預(yù)處理后，廢氣通入活性炭吸附/脫附箱體進(jìn)行吸附處理。利用具有大表面積的活性炭將有機(jī)溶劑吸附在活性炭表面，去除廢氣中的有機(jī)物，達(dá)到凈化氣體的作用，經(jīng)過(guò)處理后的潔凈氣體經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)、煙囪高空排放。
3、活性炭脫附階段
當(dāng)活性炭吸附飽和后，切換到脫附模式，啟動(dòng)脫附風(fēng)機(jī)對(duì)該吸附床脫附。脫附風(fēng)機(jī)引入的新鮮空氣首先經(jīng)過(guò)換熱器和電加熱室進(jìn)行加熱，將新鮮空氣加熱到接近120℃進(jìn)入活性炭床，炭床受熱后，活性炭吸附的溶劑被解吸脫附出來(lái)。
4、催化燃燒階段
脫附出來(lái)的廢氣流量小、濃度高，經(jīng)風(fēng)機(jī)送入到換熱器，然后進(jìn)入預(yù)熱器，在電加熱器的作用下，使氣體溫度提高到250-300℃左右，再進(jìn)入催化燃燒床。有機(jī)氣體在催化劑的作用下發(fā)生無(wú)焰燃燒，被氧化為CO2和H2O，同時(shí)放出大量的熱，氣體溫度進(jìn)一步升高，該高溫氣體再經(jīng)過(guò)催化燃燒室前的換熱器預(yù)熱未經(jīng)處理的有機(jī)氣體；從換熱器出來(lái)的氣體再通過(guò)新風(fēng)入口的換熱器對(duì)脫附新鮮空氣進(jìn)行加熱。兩處換熱器正常工作后，電加熱設(shè)備可停止加熱，節(jié)約能耗。最終氣體通過(guò)煙囪引高排放。
蜂窩活性炭是將一定細(xì)度的炭粉，添加助劑（黏結(jié)劑和潤(rùn)滑劑）經(jīng)混煉成形，高溫固化而成。助劑、固化對(duì)活性炭都有影響。將催化劑如某些金屬負(fù)載在蜂窩狀活性炭上，便可以制成蜂窩活性炭基催化劑。按照負(fù)載方法和過(guò)程的不同，可將制備方法分為聚合涂炭法、混合擠壓法、浸漬沉積法、離子交換法、沉積析出法五大類(lèi)。蜂窩活性炭吸附性能好，幾何表面積大，具有優(yōu)越的動(dòng)力學(xué)性能和高的化學(xué)穩(wěn)定性。
蜂窩活性炭具有比較面積大，通孔阻力小，微孔發(fā)達(dá)，高吸附容量，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在空氣污染治理中普遍應(yīng)用。選用蜂窩活性炭吸附法，即廢氣與具有大表面的多孔性活性炭接觸，廢氣中的污染物被吸附分解，從而起到凈化作用。
蜂窩活性炭可廣泛用于各種氣體凈化設(shè)備和廢氣治理工程，實(shí)踐證明，凈化效果比普通好。用蜂窩活性炭可不同程度去除的污染物有：氧化氮、四氯化碳、氯、苯、二甲醛、丙酮、乙醇、乙醚、甲醇、乙酸、乙酯、苯乙烯、光氣、惡臭氣體等酸堿性氣體。
2、為何要選用高碘值蜂窩活性炭來(lái)吸附廢氣？
（1）政策層面
關(guān)于生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《2020年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》通知稱(chēng)：目前廢氣處理設(shè)備里面使用的活性炭有二種，一是柱狀形活性炭，二是蜂窩狀活性炭。柱狀活性炭碘值是可以達(dá)到800mg/g。但目前市場(chǎng)廢氣處理設(shè)備更多的是使用催化燃燒設(shè)備，而且處理效果是非常好的，這些設(shè)備里面使用的是蜂窩活性炭，而蜂窩活性炭因?yàn)樯a(chǎn)工藝問(wèn)題目前是達(dá)不到800mg/g的。
回復(fù)：目前市場(chǎng)上存在大量質(zhì)量低、吸附效果差的活性炭，難以滿(mǎn)足揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染控制要求，《2020年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》提出“采用活性炭吸附技術(shù)的，應(yīng)選擇碘值不低于800毫克/克的活性炭”，目的是引導(dǎo)企業(yè)主動(dòng)使用吸附效率高的活性炭，實(shí)現(xiàn)VOCs有效減排。對(duì)于采用顆粒狀、柱狀等活性炭吸附的，應(yīng)選擇碘值不低于800毫克/克的活性炭；采用蜂窩狀活性炭吸附的，建議選擇與碘值800毫克/克顆粒狀、柱狀等活性炭吸附效率相當(dāng)?shù)母叩庵捣涓C狀活性炭，并按照設(shè)計(jì)要求足量添加、及時(shí)更換。
（2）用戶(hù)層面
高碘值蜂窩活性炭比表面積更大、獨(dú)特的孔隙結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)官能團(tuán)穩(wěn)定、抗酸堿腐蝕性、疏水性，以及失效后可再生等，而且由于其獨(dú)特的蜂窩結(jié)構(gòu)，還具有開(kāi)孔率高、氣體分布均勻、幾何表面積更大、擴(kuò)散路程短、耐磨損、抗粉塵污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。相較于普通蜂窩活性炭高碘值蜂窩活性炭瞬間抓取能力更強(qiáng)，對(duì)于中低高濃度的VOCs和非甲烷總烴吸附效果更好。
蜂窩活性炭廢氣處理：應(yīng)用在低濃度、風(fēng)量的各類(lèi)有 廢氣凈化系統(tǒng)中。被處理廢氣在通過(guò)蜂窩活性炭方孔時(shí)能夠與活性炭接觸，吸附效率67.16%，風(fēng)阻系數(shù)小，具有好的吸附、脫附性能和氣體動(dòng)力學(xué)性能，可廣泛用于凈化處理含有、苯、等苯類(lèi)、酚類(lèi)、脂類(lèi)、醇類(lèi)醛類(lèi)等有氣體、惡臭味氣體和含有微量金屬的各類(lèi)氣體。
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