在(exist)采用(use)炭基吸附劑處理VOCs時(hour),一(one)般認爲(for)：脫附溫度與所脫附物質的(of)沸點有關,而且脫附溫度越高,脫附效率越高。通過對大(big)量工程實踐的(of)分析得出(out)結論：脫附溫度與所脫附物質的(of)沸點基本沒有關系,而是(yes)和(and)它的(of)飽和(and)蒸氣壓密切相關;脫附溫度并不(No)是(yes)越高越好,有些物質采用(use)高溫脫附時(hour),其脫附率反而下降。文章出(out)了(Got it)脫附溫度的(of)确定原則和(and)方法,按照此法選擇脫附溫度,可大(big)大(big)減少能源浪費,降低運行成本。

1前言

在(exist)采用(use)炭基吸附劑處理vOcs工藝中，不(No)論采用(use)低壓水蒸汽脫附還是(yes)氮氣脫附，都是(yes)将脫附介質加熱到(arrive)一(one)定溫度後，對吸附質進行脫附。采用(use)水蒸汽脫附時(hour)，一(one)般都是(yes)将水蒸汽加熱到(arrive)100℃，主要(want)是(yes)爲(for)了(Got it)利用(use)水的(of)潛熱，另外也不(No)用(use)考慮設備的(of)承壓問題；采用(use)氮氣脫附時(hour)，加熱溫度可選擇，當溫度超過100℃時(hour)，也不(No)必考慮設備的(of)承壓問題。

目前在(exist)脫附溫度的(of)選擇上(superior)，一(one)般都是(yes)采用(use)粗犷的(of)方法：即不(No)論脫附什麽物質，水蒸汽溫度一(one)般都定在(exist)100℃或略高；氮氣則根據脫附物質的(of)性質确定。因此，在(exist)脫附溫度的(of)選擇上(superior)常出(out)現誤區：1)對于(At)一(one)種揮發性有機物的(of)脫附溫度，一(one)般認爲(for)：要(want)想把這(this)些物質從吸附劑上(superior)脫附下來(Come)，其脫附溫度必須高于(At)該物質的(of)沸點；2)由于(At)認識上(superior)的(of)誤區，使得本不(No)應該使用(use)高溫脫附時(hour)，卻錯誤采用(use)高溫進行脫附，不(No)僅收不(No)到(arrive)理想的(of)效果，而且會造成能源浪費。

2吸附法治理VOCs工藝

采用(use)吸附法處理VOCs工藝流程如下圖所示。

3治理VOCs采用(use)的(of)一(one)般脫附方法

3.1升溫脫附

采用(use)升高溫度的(of)方法，使吸附質分子由固體吸附劑上(superior)逸出(out)而脫附的(of)方法，稱爲(for)升溫脫附。升溫脫附采用(use)水蒸汽、熱的(of)惰性氣體(如氮氣)、熱煙氣或采用(use)電感加熱等方式。

3.2降壓脫附

降壓脫附又稱抽空脫附，是(yes)降低飽和(and)吸附劑周圍的(of)壓力，使其上(superior)的(of)吸附質逸出(out)的(of)脫附方法。降壓後氣相中吸附質的(of)分壓随之降低，與之平衡的(of)吸附量亦降低，吸附質即被脫附。

3.3置換脫附

采用(use)在(exist)脫附條件下與吸附劑親合能力比原吸附質更強的(of)物質，将原吸附質置換下來(Come)的(of)方法，稱爲(for)置換脫附。

3.4吹掃脫附

采用(use)不(No)被該吸附劑吸附的(of)氣體(如惰性氣體)對床層進行吹掃，将吸附質脫附下來(Come)，稱爲(for)吹掃脫附。

實際應用(use)中，往往是(yes)幾種脫附方法結合，例如采用(use)水蒸汽脫附，就同時(hour)具有加熱和(and)吹掃的(of)作(do)用(use)。

4VOCs脫附溫度、脫附效果及分析

4.1揮發性有機物的(of)脫附情況

在(exist)工程實踐中可觀察到(arrive)部分揮發性有機物的(of)脫附溫度及效率見下表。

由上(superior)表可以(by)看出(out)：

(1)脫附溫度與物質的(of)沸點基本沒有關系。以(by)三甲苯爲(for)例，其沸點是(yes)164．7℃，而采用(use)100℃的(of)水蒸汽，卻能夠将其很好地(land)脫附下來(Come)(脫附率97.01％)。而對于(At)比它的(of)沸點低得多的(of)丙烯酸(沸點141℃)，采用(use)100％的(of)水蒸汽進行脫附時(hour)，絲毫不(No)起作(do)用(use)。

(2)縱觀上(superior)表中的(of)各種物質，凡是(yes)飽和(and)蒸氣壓在(exist)10.0kPa以(by)上(superior)的(of)物質，采用(use)100％的(of)水蒸汽都能夠很好地(land)脫附下來(Come)。而飽和(and)蒸氣壓較低的(of)物質，如苯乙烯(25℃時(hour)爲(for)0.841)、鄰苯二甲酸二丁酯(148.2℃時(hour)爲(for)0.13)、丙烯酸丁酯(20℃時(hour)爲(for)0.53)等，雖然沸點比三甲苯低得多，但由于(At)它們(them)的(of)飽和(and)蒸氣壓很低，采用(use)100％的(of)水蒸汽仍然無法将它們(them)脫附下來(Come)。

由此可得出(out)結論：物質的(of)脫附溫度基本與沸點無關，而和(and)它的(of)飽和(and)蒸氣壓有密切關系。

(3)一(one)些物質之所以(by)難以(by)脫附，皆是(yes)因爲(for)它們(them)的(of)飽和(and)蒸氣壓很低造成的(of)。由此，也可糾正對苯乙烯難以(by)脫附的(of)原因歸結到(arrive)“苯乙烯在(exist)吸附劑表面發生(born)了(Got it)聚合反應”的(of)錯誤認識。

(4)對于(At)難以(by)脫附的(of)物質，當采用(use)熱氮氣脫附時(hour)，并不(No)是(yes)溫度越高脫附的(of)越徹底，過高的(of)脫附溫度反而使其脫附效率下降。如表中所示，在(exist)采用(use)熱氮氣對甲基異丁酮(沸點115.8℃，20℃時(hour)的(of)飽和(and)蒸氣壓爲(for)2.13kPa)進行脫附時(hour)發現，當溫度升至100℃時(hour)，脫附率隻有63.10％；爲(for)提高脫附率，将氮氣溫度提高到(arrive)170℃，此時(hour)的(of)脫附率達到(arrive)76.50％；這(this)時(hour)考慮再升溫已毫無意義，将溫度試着下降，結果發現，脫附率反而逐漸上(superior)升。當溫度降至110℃時(hour)，脫附率達到(arrive)了(Got it)峰值99.20％。因此得出(out)，對于(At)難以(by)脫附的(of)物質進行脫附時(hour)，并不(No)是(yes)溫度越高，脫附越徹底，過高的(of)脫附溫度反而使其脫附效率下降。如遇此類問題時(hour)，應通過實驗，慎重選擇适當的(of)脫附溫度，以(by)取得最佳的(of)脫附效率。

4.2分析

(1)脫附溫度與飽和(and)蒸氣壓的(of)關系。從脫附原理上(superior)講，吸附質從吸附劑表面脫附的(of)根本原因是(yes)，吸附質分子必須克服吸附劑表面對它的(of)引力，增大(big)它脫離表面的(of)推動力。也就是(yes)說，要(want)想使吸附質分子從吸附劑表面脫附下來(Come)，就必須給它能量或推動力，使其能夠從吸附劑表面“蒸發”到(arrive)吸附劑孑L道中，從而進入氣相主體。而在(exist)通常采用(use)的(of)脫附方法中，加熱脫附是(yes)給其提供能量，以(by)增加分子的(of)動能；吹掃脫附和(and)降壓(真空)脫附，都是(yes)爲(for)了(Got it)降低吸附劑孔道中廢氣分子的(of)分壓，也就是(yes)蒸氣壓，給廢氣造成一(one)個(indivual)濃度差，從而給廢氣分子由吸附劑表面向氣相轉移提供一(one)個(indivual)推動力，這(this)個(indivual)推動力越大(big)，廢氣分子的(of)脫附速度就越快。所以(by)，從這(this)個(indivual)理論出(out)發就不(No)難理解，吸附質的(of)脫附溫度是(yes)與其飽和(and)蒸氣壓直接相關的(of)，而與它的(of)沸點無關。

(2)一(one)些飽和(and)蒸氣壓較低的(of)物質在(exist)脫附時(hour)，溫度過高反而會使脫附率下降。從吸附的(of)分類上(superior)說，可分爲(for)物理吸附和(and)化學吸附。物理吸附，所形成的(of)鍵能隻在(exist)範德華力的(of)範圍，即最大(big)隻有80kJ／kmol左右，而化學吸附的(of)吸附鍵力可達400kJ／kmol以(by)上(superior)。在(exist)物質的(of)吸附上(superior)，往往存在(exist)一(one)種現象：當溫度低時(hour)是(yes)物理吸附，如果溫度升高，則可能轉變爲(for)化學吸附[3]。也就是(yes)說，當脫附溫度過高時(hour)，使本來(Come)存在(exist)的(of)物理吸附狀态可能轉化成化學吸附狀态，使得吸附鍵的(of)鍵能大(big)大(big)增加，因而反而不(No)易脫附下來(Come)。這(this)就是(yes)爲(for)什麽溫度過高，反而使物質脫附率下降的(of)原因。

當然，要(want)想徹底搞清這(this)個(indivual)問題，隻能對兩種狀态的(of)吸附鍵的(of)鍵能進行測定。但目前對吸附鍵鍵能的(of)測定還較困難，雖然有人(people)采用(use)同步輻射光電離的(of)方法，能夠測定一(one)些物質的(of)化學鍵的(of)鍵能，但采用(use)此法能不(No)能很好地(land)測定吸附鍵的(of)鍵能，目前還未見報道。

5對脫附溫度确定方法的(of)建議

(1)對于(At)飽和(and)蒸氣壓>10kPa的(of)物質，原則上(superior)都可以(by)采用(use)100℃的(of)水蒸汽進行脫附；但從節約能源的(of)角度講，建議對飽和(and)蒸氣壓較大(big)且沸點較低(如<70℃)的(of)物質，如：丙酮：沸點56.1℃，飽和(and)蒸氣壓2371.86kPa(100℃)；四氫呋喃：沸點66℃，飽和(and)蒸氣壓101.33kPa(66.0℃)；二氯甲烷：沸點39.75℃，飽和(and)蒸氣壓80.00kPa(35℃)等，建議采用(use)較低溫度的(of)氮氣進行脫附，這(this)樣不(No)僅可降低脫附劑的(of)溫度，同時(hour)在(exist)對脫附後混合氣體冷凝時(hour)，也不(No)用(use)采用(use)溫度很低的(of)冷凝水進行冷凝分離(如二氯甲烷需要(want)采用(use)7℃低溫水進行冷凝分離)，就可以(by)節約能源。由于(At)采用(use)了(Got it)氮氣脫附，也就省去了(Got it)對冷凝水的(of)處理問題。

(2)對于(At)飽和(and)蒸氣壓較低的(of)物質采用(use)高溫脫附時(hour)，也要(want)采用(use)适當的(of)溫度進行脫附，這(this)樣既能收到(arrive)高的(of)脫附效率，也能達到(arrive)節能目的(of)。當然，對于(At)各種物質脫附溫度的(of)選擇，目前還沒有現成的(of)數據可以(by)查詢，還需要(want)進行反複實驗才能初步确定，然後再進行經濟可行性分析，才能最後确定所選擇的(of)脫附溫度是(yes)否合适。

6結語

(1)揮發性有機物的(of)脫附溫度與其沸點沒有關系，而與飽和(and)蒸氣壓有着密切關系。因此，可根據物質的(of)飽和(and)蒸氣壓選擇适當的(of)脫附劑，确定合适的(of)脫附溫度。

(2)從節能的(of)角度考慮，對于(At)沸點較低而飽和(and)蒸氣壓較高的(of)揮發性有機物，建議采用(use)較低溫度(如<100oC)的(of)氮氣進行脫附，這(this)樣既可以(by)在(exist)脫附時(hour)節約能源，而且在(exist)冷凝分離時(hour)也可達到(arrive)節能目的(of)，同時(hour)還省去了(Got it)污水處理的(of)費用(use)。

(3)對于(At)飽和(and)蒸氣壓特别低、沸點較高的(of)揮發性有機物，采用(use)高溫脫附時(hour)，并不(No)是(yes)溫度越高脫附效果越好，過高的(of)溫度反而會降低脫附率。

分享到(arrive)：