活性炭纖維對有機廢氣的吸附性能研究

莊麗珍

（寧波巨化化工科技有限公司，浙江寧波 315000）

活性炭纖維對有機廢氣的吸附性能研究

莊麗珍

（寧波巨化化工科技有限公司，浙江寧波 315000）

活性炭纖維的吸附性能強、吸附量大、吸附脫附速度快，在有機廢氣中得到了很好的應用。深入研究活性炭纖維在物理吸附性能和化學改性后吸附性能，分析活性炭纖維在有機廢氣處理中的應用現狀，對活性炭纖維的發展前景進行展望。

活性炭纖維；吸附；有機物廢氣

Abstract：Activated carbon fiber has good adsorption performance， large adsorption capacity， high adsorption desorption rate and good application in organic waste gas. The adsorption performance of activated carbon fiber under the physical adsorption performance and chemical modification was studied. The application status of activated carbon fiber in organic waste gas treatment was analyzed， and the development prospect of activated carbon fiber was prospected.

Key words：activated carbon fiber； adsorption； organic waste gas

活性炭纖維的發展，主要是通過將炭纖維技術和活性炭技術相結合，是繼粉狀和粒狀活性炭之后的第三代活性炭產品。它比傳統的顆粒活性炭的性能更加強大，其質量較輕、比表面積較大、吸附位較多、吸附速度較快、吸附能力較強、熱穩定性較好等，便于加工成各種形態，且加工設備比較簡小，方面使用。

1 活性炭纖維的生產原料與制備工藝

1.1 活性炭纖維的生產原料

活性炭纖維主要是由C、H和O三種元素構造而成的，其中，大約有60%的C以石墨碳的形式存在著。在目前，用于生產活性炭纖維的原料主要包括再生纖維素（黏膠絲）、聚丙烯腈纖維、酚醛纖維、瀝青纖維、聚乙烯醇基、苯乙烯/烯烴共聚物、聚氯乙烯纖維、聚酰亞胺纖維、天然纖維基活性炭纖維和木質素纖維等。其中，在工業上應用最廣泛的是前四種。

1.2 活性炭纖維的制備工藝

常規的活性炭纖維的生產工藝主要包括四種：浸漬、氧化工藝、碳化工藝和活化工藝。其中，最關鍵的一個生產步驟就是活化工藝，它是影響活性炭比表面積及孔徑分布的一個重要的工藝過程。如氯化鋅、氫氧化鉀和磷酸等，通過浸漬和混合的方法將其進行活化，然后置于反應爐中在惰性氣氛中加熱，使其中碳元素以CO和CO2等小分子的形式逸出，最終形成孔結構的物質。

2 活性炭纖維的物理吸附性能和化學吸附性能

有機廢氣與接觸性炭纖維時，兩者會產生的一種相互作用力——范德華力，氣體里的有機物會被活性炭纖維吸附截留，從而得到凈化。該吸附過程是一個物理過程。活性炭纖維微孔的含量十分的豐富，孔徑的分布比較窄，吸附能力和脫附的性能都超強，與豐富的微孔關聯的十分密切。活性炭纖維不但比表面積較高，而且還含有一定量的以羧基、羥基和羰基為主的含氧基團，比較容易與吸附質相接觸，這樣一來其擴散的阻力是比較小的，所以它吸附的速度非常快，在對氣體進行吸附時，一般情況下，僅需要短短的數十秒內就可以達到平衡，在對液體進行吸附時，也僅僅需要幾分鐘或者是幾十分鐘就可以達到平衡。因此活性炭纖維強大的吸附性能在廢氣吸附中得到了廣泛的應用。

3 活性炭纖維在有機廢氣處理中的應用現狀

隨著我國工業的發展，化工產品也得到了廣泛應用，隨之而來產生的化工廢氣對大氣的污染越來越嚴重。石油化工行業生產中，中間操作、物料裝卸等過程均會產生廢氣，尤其是一些可揮發性有機物，主要有鹵代烴、烴類、氮烴和氧烴等，此類有機物廢氣濃度低，不宜收集處理。縱觀國內外該類氣體的治理技術，一類是采用焚燒和催化燃燒的凈化技術，另一類是吸附后的回收利用技術。針對低濃度高流量的氣體，焚燒成本高、投資大、裝置占地大。因此從符合可持續發展的要求看吸附法更為適用，該方法使用便捷、吸附性能好，更適合低濃度有機物廢氣的處理。活性炭纖維具備良好的吸附性能，可以有效地將生產過程中所產生的低沸點化合物以及低濃度的VOCs等有機廢氣給予吸收并進行回收，因此活性炭纖維在有機廢氣處理中起著很大的作用，應用也越來越廣。活性炭纖維在甲烷氯化物的尾氣吸附中起著較大作用，有機氣體經活性炭纖維裝置后濃度大大降低。

活性炭纖維吸附達到飽和后，可進行脫附再生使用。活性炭纖維的脫附是將活性炭纖維中的有機化合物釋放出來，從而使活性炭纖維再生。脫附再生方法有多種，生產中主要采用熱脫附，先用蒸汽帶走有機物，再用壓縮空氣干燥活性炭纖維。理論研究表明，活性炭纖維具有良好的循環使用性能，可以經過多次的附吸和再生，吸附性能仍然能保持在初次吸附的80%以上。但實際生產中，到目前為止沒有任何一種脫附再生方法能保持活性炭良好的再生能力，一般活性炭纖維僅能脫附再生2～4次。活性炭的脫附再生是未來值得重點研究和發展的一方面。

4 結束語

活性炭纖維的功能強大，它具備粒狀活性炭和蜂窩狀活性炭所不具備的優點，在應用上，活性炭纖維吸附法因操作簡便、設備簡單，也逐漸得到了認可。尤其是近幾年，環保業發展迅速，活性炭纖維越來越多的優勢就慢慢的體現出來，在應用上也有了突飛猛進的成效。但是活性炭纖維的成本較高，且脫附再生性能在實際生產中沒有理論的好，真正應用中有著一定的局限性，因此，若活性炭纖維的生產成本能降低、脫附再生能力再加強后，在工業上將會有更多的應用。

[1] 徐慶嫦.有機廢氣活性炭吸附法工程應用及其前景探討[J].廣東化學，2012，（6）.

[2] 崔海波，張彥.活性炭的發展應用[J].中國石油和化工標準與質量，2011，（12）.

[3] 徐慶嫦.有機廢氣活性炭吸附法工程應用及其前景探討[J].廣東化學，2012，（6）.

[4] 黃文章，唐文，袁建軍，等.活性炭纖維在高級氧化技術中的應用[J].山東化工，2016，（16）.

Study on Adsorption Performance of Activated Carbon Fiber to Organic Waste Gas

Zhuang Li-zhen

X701

A

1003–6490（2017）09–0128–01

2017–08–02

莊麗珍（1989—），女，浙江蒼南人，助理工程師，主要研究方向為化工工藝設計。