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二手三效蒸發(fā)器處理吸附原理

吸附劑具有高度發(fā)達的孔隙構(gòu)造，其中有一種被叫做毛細管的小孔，毛細管具有很強的吸附能力，同樣發(fā)達的孔隙構(gòu)造也意味著吸附劑有著很大的表面積，使氣體（雜質(zhì)）能與毛細管充分接觸，從而被毛細管吸附。當一個分子被毛細管吸附后，由于分子之間存在相互吸引力的原因，會導(dǎo)致更多的分子不斷被吸引，直到添滿毛細管為止。

必須指出的是，不是所有的微孔都能吸附有害氣體，這些被吸附的雜質(zhì)的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑，即只有當孔隙結(jié)構(gòu)略大于有害氣體分子的直徑，能夠讓有害氣體分子*進入的情況下才能保證雜質(zhì)被吸附到孔徑中，過大或過小都不行。所以需要通過不斷地改變原材料和活化條件來創(chuàng)造具有不同的孔徑結(jié)構(gòu)的吸附劑，從而適用于各種雜質(zhì)吸附的應(yīng)用。

吸附劑在活化過程中，巨大的表面積和復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)逐漸形成，吸附劑的孔隙的半徑大小可分為：大孔半徑>20000nm；過渡孔半徑150～20000nm；微孔半徑<150nm。

吸附劑

活性炭是一種含碳材料制成的外觀呈黑色，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，比表面積大、吸附能力強的一類微晶質(zhì)碳素材料，是一種常見的吸附劑、催化劑或催化劑載體。

ated carbon）一般為直徑在0.42 -0.85毫米之間的圓柱狀顆粒，理論上講粒狀活性炭產(chǎn)品顆粒越小，接觸空氣面積就越大，比表面積也越大，吸附性能就越好，但是顆粒越小，粉碎制作過程中損耗也越大，粉塵也越多，成本也就越高，所以很多廠家為降低成本，使用大顆?；钚蕴?，性能當然不好，一般顆粒大小在0.5毫米左右的活性炭既達到了*性能，又確保不是粉末，沒有污染。GAC的孔結(jié)構(gòu)一般是具有三分散態(tài)的孔分布，既具有按IUPAC（International Union of Pure and Applied Chemistry）分類的孔徑大于50nm的大孔，也有2.0～50nm的中孔（過渡孔）和小于2.0nm的微孔。但是由于GAC的孔狀結(jié)構(gòu)、孔徑分布等原因，它的吸附速度較慢，分離率不高，特別是它的物理形態(tài)使其在應(yīng)用和操作上的有諸多不便，GAC的應(yīng)用范圍收到了限制。

活性碳纖維(ACF)是繼狀與粒狀活性碳之后的第三代活性碳產(chǎn)品。70年代發(fā)展起來的活性碳纖維是隨著碳纖維工業(yè)發(fā)展起來的一種新型、高效的吸附劑。其zui顯著的特點是具有發(fā)達的比表面積（1000㎡/g~3000㎡/g）和豐富的微孔，微孔的體積占總孔體積的90%以上，微孔直徑約10Angstrom（1 Angstrom =1×10^-10m）左右，故其有很強的吸附能力。

與傳統(tǒng)的粒狀活性碳（GAC）相比，ACF具有以下特點：

1、ACF與GAC的孔結(jié)構(gòu)有很大的差異，如圖1和圖2所示。ACF的孔分布基本上呈單分散態(tài)，主要由小于2.0nm的微孔組成，且孔口直接開口在纖維表面，其吸附質(zhì)到達吸附位的擴散路徑短，纖維直徑細，故與被吸附物質(zhì)的接觸面積大，增加了吸附幾率，且可

3、孔徑分布范圍窄，絕大多數(shù)孔徑在100 Angstrom（1 Angstrom =1×10-¹⁰m）以下，GAC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有微孔、過渡孔和大孔之分，而ACF的結(jié)構(gòu)只有微孔及少量的過渡孔，沒有大孔，并且孔徑均勻，分布比較狹窄，為0.1~1nm，這是ACF吸附選擇性較好的原因。表面積大，zui大可達2500㎡/g，約是GAC的10~100倍；吸附容量大，約是GAC的1.5~100倍；吸附能力為GAC的400倍以上；吸附、脫附速度快，ACF對氣體的吸附數(shù)10秒至數(shù)分鐘可達平衡。

4、ACF不僅對高濃度吸附質(zhì)的吸附能力明顯，對低濃度吸附質(zhì)的吸附能力也特別優(yōu)異，如當甲苯氣體含量低到10ppm（1ppm＝1×10^-6，即百萬分之一，以下同）以下時，ACF還能對其吸附，而GAC必須高于100ppm時方能吸附；

5、耐熱、耐酸堿；具有很強的氧化還原特性，可將高價金屬離子還原為低價態(tài)；

6、體積密度小，濾阻小，約是GAC的1/3。可吸附粘度較大的液體物質(zhì)，且動力損耗小。

而且ACF易再生，工藝靈活性大（可制成紗、布、氈或紙等多種制品）；以及不易粉化和沉降等特征，這些特征有利于吸附和脫附，使得ACF對各種有機化合物具有較大的吸附量和較快的吸、脫附速度。

吸附劑的吸附性能由吸附劑的比表面積、吸附劑的孔隙直徑來決定，其吸附性能的值log[(C₀－C)/C]可由下式計算求得：

log[(C₀－C)/C]=0.0064S－0.123D－0.935

式中：C₀—初始濃度；

C—平衡濃度；

S—吸附劑的比表面積（㎡/g）；

D—吸附劑的孔隙直徑（nm）。

由上式可見，吸附劑的比表面積越大吸附能力也越大，吸附劑的孔隙直徑越小所具有的吸附能力就越大。

再生

活性炭纖維再生脫附的幾種方法

（1）升溫脫附。物質(zhì)的吸附量是隨溫度的升高而減小的，將吸附劑的溫度升高，可以使已被吸附的組分脫附下來，這種方法也稱為變溫脫附，整個過程中的溫度是周期變化的。微波脫附是由升溫脫附改進的一種技術(shù)，微波脫附技術(shù)已應(yīng)用于氣體分離、干燥和空氣凈化及廢水處理等方面。在實際工作中，這種方法也是zui常用的脫附方法。

（2）減壓脫附。物質(zhì)的吸附量是隨著壓力升高而升高的，在較高的壓力下吸附，降低壓力或者抽真空，可以使吸附劑再生，這種方法也稱為變壓吸附。此法常常用于氣體脫附。

（3）沖洗脫附。用不被吸附的氣體(液體)沖洗吸附劑，使被吸附的組分脫附下來。采用這種方法必然產(chǎn)生沖洗劑與被吸附組分混合的問題，需要用別的方法將它們分離，因此這種方法存在多次分離的不便性。

（4）置換脫附。置換脫附的工作原理是用比被吸附組分的吸附力更強的物質(zhì)將被吸組分置換下來。其后果是吸附劑上又吸附了置換上去的物質(zhì)，必須用別的方法使它們分離。例如，活性炭纖維對Ca²⁺、Cl^-有一定的吸附能力，這些離子占據(jù)了吸附活性中心，可對活性炭纖維吸附無機單質(zhì)或有機物產(chǎn)生不利影響。因此，用活性炭纖維吸附待分離溶液中的物質(zhì)后，選用CaCl₂作為脫附劑可降低活性炭纖維對吸附質(zhì)的吸附穩(wěn)定性，從而達到降低脫附活化能的目的。

（5）磁化脫附。由于單分子水的性質(zhì)比簇團中的水分子活潑得多，能充分顯示它的偶極子特性，從而使水的極性增強。預(yù)磁處理能增大水的極性，這就能充分解釋經(jīng)過預(yù)磁處理后活性炭纖維的吸附容量減小的現(xiàn)象。當磁場強度增大時，分離出的單個水分子越多，則阻礙作用就越大，從而吸附容量減小得也就越多?；钚蕴坷w維本身為非極性物質(zhì)，活性炭纖維的表面由于活化作用而具有氧化物質(zhì)，且吸附劑是在濕空氣條件下活化而成，它使活性炭纖維的表面氧化物質(zhì)以酸性氧化物占優(yōu)勢，從而使活性炭纖維具有極性，能夠吸附極性較強的物質(zhì)。由于這些帶極性的基團易于吸附帶極性的水，從而阻礙了吸附劑在水溶液中吸附非極性物質(zhì)。這種方法常用于溶液中對吸附質(zhì)的脫附。

（6）超聲波脫附。超聲波(場)是通過產(chǎn)生協(xié)同作用來改變吸附相平衡關(guān)系的，在超聲波(場)作用下的吸附體系中添加第三組分后，體系相平衡關(guān)系朝固相吸附量減少方向移動的程度大于在常規(guī)條件下的吸附體系。根據(jù)超聲波的作用原理推測，可能是因為第三組分改變了流體相的極性，增加了空化核的表面張力，使得微小氣核受到壓縮而發(fā)生崩潰閉合周期縮短的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生更強烈的超聲空化作用。因此，在用活性炭纖維吸附待分離溶液中的物質(zhì)后，可以用超聲波(場)產(chǎn)生協(xié)同作用來改變吸附相平衡關(guān)系，降低活性炭纖維對吸附質(zhì)的吸附穩(wěn)定性，從而達到降低脫附化能的目的。

活性炭纖維吸附回收裝置

裝置組成：

1、            預(yù)處理部分：預(yù)先除去進氣中的固體顆粒物及液滴，并降低進氣溫度(如有必要)；

2、            吸附部分：通常采用2～3個吸附器并聯(lián)或串聯(lián)；

3、            吸附劑再生部分：水蒸氣脫附有機組分，干燥風(fēng)機吹掃降溫使活性炭纖維再生；

4、            溶劑回收部分：不溶于水的溶劑可與水分層，易于回收、水溶性溶劑需采用精餾法回收；對處理量小的水溶性溶劑也可與水一起摻人煤炭中送鍋爐燒掉。

裝置工藝：

1、               預(yù)處理—吸附：有機廢氣經(jīng)風(fēng)機加壓，然后經(jīng)過預(yù)處理后進入吸附器，廢氣中的有機組分穿透活性炭纖維吸附層時被吸附，而凈化后的氣體由吸附器頂部排出。

2、               脫附—再生：裝置采用水蒸氣為脫附劑，脫附蒸汽由吸附器頂部進入，穿透活性碳纖維氈層，將被吸附濃縮的有機物脫附出來并帶入冷凝器。脫附后需要由干燥風(fēng)機或二級吸附風(fēng)機向吸附器內(nèi)吹掃，使碳纖維吸附床層迅速降溫，以便再次吸附。

3、               冷凝回收：脫附蒸汽與有機物的混合蒸汽經(jīng)過冷凝器冷凝，有機物和不凝氣的混合物流入分層槽，通過重力沉降分離，達到回收有機物的目的，分離后的水排放至廠方污水系統(tǒng)集中處理后排放，不凝氣回到風(fēng)機前再次進入吸附器吸附。

4、               裝置一般有二到四個吸附器組成，由自動控制系統(tǒng)控制吸附器輪流切換以上工藝動作。

技術(shù)特點：

1、               工藝設(shè)計合理，根據(jù)工況合理配置吸附器規(guī)格和吸附劑裝填量，充分吸收尾氣中的有機溶劑，吸附容量大，吸附再生速度快，系統(tǒng)吸附效率高。

2、               積累多年設(shè)計和制造經(jīng)驗，系統(tǒng)化防爆設(shè)計和安全節(jié)點監(jiān)控，嚴格的產(chǎn)品質(zhì)量保證體系，確保設(shè)備本質(zhì)安全，滿足化工生產(chǎn)場所的苛刻要求。

3、               吸附是物理過程，分離溫度低，回收的有機物組分不變，可以直接回用生產(chǎn)，凈化空氣的同時獲得較高的經(jīng)濟效益。

4、               采用德國西門子PLC控制，集成電磁閥、氣動元件執(zhí)行動作，系統(tǒng)自動化程度高，性能可靠，無人值守運行。設(shè)計有運行參數(shù)優(yōu)化程序，大幅降低蒸汽和用電耗量，為客戶節(jié)省運行費用。

5、               設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，操作方便，便于維護，配套工程投資少。為保證客戶其他工藝過程和吸附裝置安全運行，配備有事故緊急排放通道和動力電源、壓縮空氣突發(fā)故障情況下的安全設(shè)計。

6、               設(shè)備使用壽命長、投資回報期短，根據(jù)客戶工況參數(shù)不同一般在10~18月內(nèi)可收回設(shè)備投資。

適用行業(yè)：

石油化工、農(nóng)藥、涂布、涂裝、特種纖維、人造革、制藥、印刷、汽車部件、電子、電子元件、橡膠、塑膠、釀造、化學(xué)試驗室等。

可回收的有機物種