有機廢氣中所含揮發(fā)性有機化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs），一般是指溫室下飽和蒸氣壓超過70.91Pa或沸點小于260℃的有機物，包括脂肪烴、芳香烴、酯類、醚類和鹵代烴等[1]。近年來的大量研究表明，碳組分是大氣顆粒物中含量最高的化學組分，有機碳（OC）、元素碳（EC）在顆粒物中的質(zhì)量濃度之和約占顆粒物質(zhì)量濃度的20%～50%。大氣中的氣態(tài)揮發(fā)性有機物（VOCs）通過光化學反應(yīng)生成的二次有機碳（SOC）已經(jīng)成為顆粒物的重要組成[2]。

采用顆�；钚蕴脊潭ù参絍OCs，因受其吸附率低，床層損力大，需采用蒸汽再生等不利因素的影響未能大量推廣應(yīng)用。蜂窩狀活性炭吸附-催化燃燒法處理大風量低濃度VOCs廢氣從20世紀90年代開始得到了應(yīng)用[3]-[7]。由于蜂窩狀活性炭比粒狀活性炭（GAC）具有床層阻力小，可用熱空氣再生等優(yōu)點，基本上解決了活性炭吸附裝置連續(xù)運轉(zhuǎn)的難題，但仍然存在設(shè)備體積龐大、投資高、能耗高等缺點，主要在大型企業(yè)中應(yīng)用，一般中小企業(yè)無法承受其費用。

1 新型吸附材料-活性炭纖維的應(yīng)用

活性炭纖維（Activated Carbon Fiber, 簡稱ACF）是20世紀70年代初發(fā)展起來的一種新型吸附功能材料，它以粘膠纖維、酚醛樹脂纖維、聚丙烯腈纖維、瀝青纖維等為原料，經(jīng)預(yù)處理、炭化和活化制得。應(yīng)用狀態(tài)為氈、布、紙、蜂窩狀等。ACF具有粒狀活性炭、蜂窩狀活性炭不可比擬的一系列優(yōu)點[8]：(1)ACF的纖維直徑細（6～18μm），與被吸附物的接觸面積大（外表面積大），且可均勻接觸和吸附，使ACF材料得到充分的利用，效率高；（2）ACF的外表面積和比表面積大，吸附及脫附速度快，約是GAC的 10～100倍。吸附容量大，約是GAC的1.5～ 10倍�？晌教幚淼蜐舛葟U氣或具有活性高的有機物質(zhì)。（3）ACF微孔非常豐富，且孔徑分布窄，絕大多數(shù)孔徑在100AO以下，吸附容量高。（4）ACF的體密度小，濾阻小，約是GAC的1/3，同時ACF的吸附效率高，漏損小，吸附層厚度可薄一些（ 一般小于 100mm），占用空間小，濾層壓降小，動力消耗少。（5）ACF的強度高，不易粉化，不會造成二次污染。純度高，雜質(zhì)少，可用于食品和醫(yī)療衛(wèi)生工業(yè)。（6）因為ACF體密度小和吸附層薄，不會造成蓄熱或過熱現(xiàn)象，同時，ACF的熱穩(wěn)定性好，脫附溫度比GAC 高，事故不易發(fā)生，可連續(xù)安全作業(yè)。（7）以 ACF作吸附劑的“吸附-催化燃燒”凈化設(shè)備可以做到小型化，節(jié)省場地、資金及運行成本。金毓荃等研究以厚度為20mm的ACF 在濾速0.2m/s以下時，當進口濃度值小于 1000mg/m3時，三苯及其混合物的凈化效率高于90%以上，對苯系混合物的吸附容量為 195mg/g左右（C進=500mg/m3，C出/C進 =0.5），連續(xù)循環(huán)14次，實驗結(jié)果基本保持不變。吸附柱壓降400Pa左右[9]。汪明光、陳湛采用厚度50mm的ACF對甲苯廢氣進行吸附脫附中試，流量850m3/h，其脫附熱風溫度為250～270℃，脫附時間15～20min[10]。

以ACF作吸附劑的有機溶劑回收裝置，早在20世紀80年代末期日本已有東洋紡織公司、尤尼吉卡公司、東邦人造絲公司等研制成功并批量生產(chǎn)。在相同處理量的條件下，ACF的填充量僅是GAC的1/25；吸附時間是其1/20，脫附時間是其1/5；裝置體積是其1/3，且回收溶劑的質(zhì)量要比其好得多。對于一個雙吸附槽回收裝置（一個吸附、一個解吸，自動切換）來說，ACF與GAC 回收裝置的參數(shù)見表1[8]。

在ACF的開發(fā)研究及應(yīng)用技術(shù)方面，我國與日本相比，約有10～20年的差距。 2000年李澤清利用ACF回收裝置對醫(yī)藥中間體生產(chǎn)中反應(yīng)釜排氣進行處理，回收甲苯及四氫呋喃（THF），處理規(guī)模2000m3/h [11]。張建軍利用ACF回收裝置回收水松紙印刷生產(chǎn)工藝中排放的乙醇用于生產(chǎn)[1]。歐海峰等于1999年采用活性炭纖維吸附-催化燃燒裝置處理鞋廠印膠及烘干工序生產(chǎn)的 “三苯”廢氣，處理風量為14000m3/h，廢氣出口濃度低于40mg/m3，凈化效率達95.6%～ 97%，脫附熱風溫度120℃，脫附時間6min[12]。

根據(jù)原材料纖維的種類及制備工藝的不同，目前市面提供的ACF主要有粘膠基（纖維素、人造絲）、聚丙烯腈（PAC）基，酚醛基、瀝青基等品種。各種ACF的性能見表2[15]。

ACF值得強調(diào)的優(yōu)點是其具有良好的脫附再生性能，脫附完全且速度快，再生吸附量保持率高，對有機溶劑蒸氣的吸附，可用熱空氣或水蒸氣再生。工業(yè)上用ACF吸附處理甲苯廢氣時，連續(xù)吸附-再生使用1年（吸附再生周期約25min），纖維的再生吸附量可保持95%以上，連續(xù)使用兩年，可保持80%以上。ACF的耐熱性強，在450℃以下空氣中不失重，因此可在較高溫度下脫附再生[15]。

在吸附-催化燃燒法處理大風量低濃度VOCs廢氣工程中，活性炭纖維(ACF)將可取代顆�；钚蕴�、蜂窩狀活性炭做吸附劑。吸附-催化燃燒法應(yīng)用實例見表3。粘膠基活性炭纖維（VACF）常被用作 VOCs的吸附材料，一方面它對VOCs的吸附容量大，更可貴的是耐溫性能好，且溫度對 VACF吸附性能影響不大，陳玲、奚旦立利用VACF對印染行業(yè)熱定型機油煙廢氣吸附試驗發(fā)現(xiàn)其吸附溫度可達到210℃，且比溫度低時吸附量總體上略有升高。熱定型機油煙廢氣以烷烴類物質(zhì)為主，含有醛、酮、烴、脂肪酸、醇、酯、內(nèi)脂等污染物[17]。

2 FTX型VOCs廢氣凈化裝置簡介

FTX型VOCs廢氣凈化裝置獲發(fā)明專利（ZL200610037174·0）授權(quán)而開發(fā)。適合處理大流量、低濃度VOCs廢氣。

基本原理及技術(shù)特點

（1）采用活性炭纖維作吸附劑對VOCs 分子或分子團進行快速、高效吸附，廢氣得以凈化達標排放。（2）每套裝置由預(yù)濾器、吸附器（由6個吸附單元組成）、引風機、催化燃燒裝置、脫附風機、控制箱、自動閥門和統(tǒng)一底座等組合成一臺一體化裝置，方便運輸和安裝。（3）吸附器的6個吸附單元循環(huán)進行吸附、脫附和再生過程。（4 ）采用西門子可編程控制器（PLC）及觸摸屏進行中央控制，模擬顯示設(shè)備運轉(zhuǎn)，運行狀況可以一目了然。全自動控制，無人值守，可靠性強，操作簡單，便于維護。（ 5 ）設(shè)備體積小，重量輕。（6）設(shè)備阻力小，節(jié)約能源。

3 FTX型VOCs廢氣凈化裝置技術(shù)先進性

目前我國處理大風量低濃度VOCs廢氣的設(shè)備以蜂窩狀活性炭吸附-催化燃燒工藝為主要代表，F(xiàn)TX裝置與其相比較，具有明顯的優(yōu)點。具體數(shù)據(jù)見表4。　　

參考文獻

[1] 張建軍. 活性炭纖維有機廢氣回收技術(shù)在清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用[ J ] . 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2008,10(10):47～50.

[2] 韓博,等.無錫市區(qū)環(huán)境空氣中PM10來源解析[J].環(huán)境科學研究,2009,1(1):35～39.

[3] 張文俊, 等. 吸附、催化燃燒法治理有機廢氣的研究[ J ] .北京輕工業(yè)學院學報, 1997,6(1):89～97.

[4] 何瑩瑩,等.吸附濃縮-催化燃燒法處理有機廢氣[J].環(huán)境工程,1997,8(4):34～ 3 6 .

[5] 尹維東,等.蜂窩狀活性炭在大風量有機廢氣治理技術(shù)中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學研究,2000(5)：27～30.

[6] 喬惠賢,等.包裝印刷VOCs廢氣治理[J]. 環(huán)境工程，2005,4(2):42～44.

[7] 黃炳輝,等.絕緣漆廢氣治理[J].廣東環(huán)保產(chǎn)業(yè),2007,6(增刊):40～43.

[8] 賀福,馬謙中.活性炭纖維工業(yè)的長足發(fā)展[ J ] .新型碳材料,1992(1):11～17.

[9] 金毓荃.用活性炭纖維凈化含苯系物廢氣工藝過程的研究[J].北京工業(yè)大學學報,1997,12（4）:109～112.

[10]汪明光,陳湛.活性炭纖維吸附甲苯廢氣的中試研究[J].化工設(shè)計通訊,2003, 3(1):36～40.

[11]李澤清. 含VOC廢氣的回收凈化工藝 [J].環(huán)境工程,2003,10(5):38～39.

[12]歐海峰,林金畫.活性炭纖維吸附-催化燃燒裝置處理有機廢氣[J].環(huán)境污染與防治,2002,4(2):85～86.

[13]陳春艷, 等.活性炭纖維在空氣污染防治的應(yīng)用前景[J].碳素科技,2002,6(2): 30～37.

[14]蔡來勝, 等.活性炭纖維及其在空氣凈化機中的應(yīng)用[J].污染防治技術(shù),2003, 9(3):36～39.

[15]肖長發(fā).活性炭纖維及其應(yīng)用[ J ] .高科技纖維與應(yīng)用,2001,8(4):27～31. [16]曾勝學, 等.苯類有機廢氣的吸附及催化燃燒[ J ] . 廣東環(huán)保產(chǎn)業(yè), 2 0 0 4 , 3 ( 增刊):62～ 65. [17]陳玲,奚旦立.印染行業(yè)熱定型機油煙廢氣檢測方法研究[ J ] . 環(huán)境污染與防治,2009,1(1):51～54.

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