活性炭對VOCs回收的幾種脫附方式和效果對比

    眾所周知，活性炭的微孔結構發達，在加熱、酸、堿和普通氧化劑條件下性質穩定，具有獨特的吸附低濃度揮發性有機化合物優勢。

    理論上，提高吸附劑的溫度可以實現吸附質的脫附，因此采用加熱活性炭的方法可以實現吸附質的脫附，即熱脫附。通過長期的研究和開發，根據不同的加熱介質和方式，熱脫附已經發展成為熱空氣、熱惰性氣體、過熱水蒸氣、微波加熱以及電加熱等多種熱脫附方法，并成為目前活性炭脫附的主要工業方法。由于VOCs具有較高的揮發性，因此熱脫附適合于活性炭中VOCs的脫附。

    盡管熱脫附方式較容易在工業上應用，但不同的熱脫附方法都存在一些不同的缺點，如熱空氣和惰性氣體加熱時容易引起吸附質的裂解甚至焦化、過熱水蒸氣加熱時嚴重影響活性炭的重復利用、微波加熱存在加熱深度不夠等問題。

    除高溫脫附外，降壓脫附即真空脫附是另一種方式。目前真空脫附主要應用于活性炭的真空變壓吸附技術中，由于真空變壓吸附技術使用的加熱介質少，大大提高了回收物質的純度。

    如下表為真空脫附、氮氣吹掃和空氣吹掃3種方式在不同溫度下脫附苯、正丁烷和乙醇的脫附率對比。

    如下可看出，不管是極性弱的芳香烴苯、正丁烷還是極性較高的乙醇，在30-50℃脫附溫度范圍內，活性炭真空熱脫附的脫附率都明顯高于熱氮氣或空氣吹掃脫附方式，而空氣和氮氣吹掃的熱脫附率差別不大；或者說，真空脫附可以降低脫附溫度。同時，乙醇的真空熱脫附和氣體吹掃熱脫附之間的脫附率的差異比苯和正丁烷的要高得多，這表明極性較大的醇類分子采用真空脫附更加有效。因此，煤化工中的甲醇被活性炭吸附后，采用真空脫附方式能有更高的脫附率。

    目前學術界認可弱極性有機蒸氣分子在活性炭上的吸附主要是物理吸附，具有相同化學結構的VOCs蒸氣的沸點越高，脫附就越難。活性炭與有機蒸氣分子之間的相互作用力取決于活性炭的孔隙結構和表面化學性質，極性較強的VOCs吸附質容易在活性炭上脫附。
    因此，在甲醇儲罐或裝卸臺VOCs冷凝吸附工藝中，-85℃三級冷凝完畢后，后端的吸脫附中的脫附部分采用真空脫附效果更佳。