活性炭对VOCs回收的几种脱附方式和效果对比

    众所周知，活性炭的微孔结构发达，在加热、酸、碱和普通氧化剂条件下性质稳定，具有独特的吸附低浓度挥发性有机化合物优势。

    理论上，提高吸附剂的温度可以实现吸附质的脱附，因此采用加热活性炭的方法可以实现吸附质的脱附，即热脱附。通过长期的研究和开发，根据不同的加热介质和方式，热脱附已经发展成为热空气、热惰性气体、过热水蒸气、微波加热以及电加热等多种热脱附方法，并成为目前活性炭脱附的主要工业方法。由于VOCs具有较高的挥发性，因此热脱附适合于活性炭中VOCs的脱附。

    尽管热脱附方式较容易在工业上应用，但不同的热脱附方法都存在一些不同的缺点，如热空气和惰性气体加热时容易引起吸附质的裂解甚至焦化、过热水蒸气加热时严重影响活性炭的重复利用、微波加热存在加热深度不够等问题。

    除高温脱附外，降压脱附即真空脱附是另一种方式。目前真空脱附主要应用于活性炭的真空变压吸附技术中，由于真空变压吸附技术使用的加热介质少，大大提高了回收物质的纯度。

    如下表为真空脱附、氮气吹扫和空气吹扫3种方式在不同温度下脱附苯、正丁烷和乙醇的脱附率对比。

    如下可看出，不管是极性弱的芳香烃苯、正丁烷还是极性较高的乙醇，在30-50℃脱附温度范围内，活性炭真空热脱附的脱附率都明显高于热氮气或空气吹扫脱附方式，而空气和氮气吹扫的热脱附率差别不大；或者说，真空脱附可以降低脱附温度。同时，乙醇的真空热脱附和气体吹扫热脱附之间的脱附率的差异比苯和正丁烷的要高得多，这表明极性较大的醇类分子采用真空脱附更加有效。因此，煤化工中的甲醇被活性炭吸附后，采用真空脱附方式能有更高的脱附率。

    目前学术界认可弱极性有机蒸气分子在活性炭上的吸附主要是物理吸附，具有相同化学结构的VOCs蒸气的沸点越高，脱附就越难。活性炭与有机蒸气分子之间的相互作用力取决于活性炭的孔隙结构和表面化学性质，极性较强的VOCs吸附质容易在活性炭上脱附。
    因此，在甲醇储罐或装卸台VOCs冷凝吸附工艺中，-85℃三级冷凝完毕后，后端的吸脱附中的脱附部分采用真空脱附效果更佳。