VOCs废气处理——活性炭与沸石转轮处理工艺对比分析
今 日 正 文
1、沸石转轮处理工艺
沸石转轮所具有的结构和特征与晶体相同，其表面结构为固体骨架，内部的孔穴可以吸附分子，孔穴之间存在孔道，孔道相互连接，分子在孔道中经过，由于孔穴的性质洁净，所以分子筛的孔径分布相对均一。分子筛可以进行选择性吸附，依据其晶体内部孔穴的大小对分子的吸附和分子大小有关，吸附小分子，而较大分子会被排斥。
2、沸石转轮吸附浓缩原理
沸石转轮的处理区、脱附区、冷却区组成浓缩区，有3个处理工序，分别为吸附、脱附、冷却，沸石转轮在各个区内运转是连续的。VOC首先通过过滤装置，经过沸石转轮的处理区被沸石转轮吸附剂吸附，最后净化后的气体会从沸石转轮的处理区间中排出。而有一部分的VOc吸附于沸石转轮中，在再生区经热风处理后脱附、浓缩。沸石转轮在冷却区被冷却，经过冷却区的空气，再经过加热后作为再生空气使用，达到节能的效果。
3、沸石转轮吸附浓缩性能特点
1)浓缩比大：浓缩倍数最低5倍，最高可达到15倍，处理设备的规格将会大大缩小，其优点是可以降低后续处理设备建造及运行成本。
2)运行费用低：沸石转轮吸附VOC时会产生压差，压降低，电力能耗会很大程度地降低。
3)操作简单，维护方便：沸石转轮整体系统先进，其设计结构是采用预组及模块化设计，安装方便，其操控模式特点为持续性及无人化。
4)吸、脱附效果好，废气处理效率高(95％以上)：经过转轮浓缩后的废气，满足国家排放标准。
5)运行安全稳定：沸石转轮的组成主要是无机氧化物，不会燃烧，安全性高。
6)适用范围广：由于核心材料是分子筛，其具有惰性高的特点，对于活性炭难处理的苯乙烯和环己酮等具有热聚合性的V0c，也可以使用疏水性分子筛进行高效处理。表面上的路易斯中心极性很强，沸石中引力场很强，主要原因是其中的笼或通道的尺寸较小。
因此，沸石转轮吸附质分子的吸附能力远超过其他类型的吸附剂，即使在其吸附质的分压(或浓度)很低的情况下，仍具有可观的吸附量。沸石转轮的吸附分离效果和吸附质分子的3个特征有关，分别是尺寸、形状和极性，因此，沸石转轮在尺寸相近的物质的分离上也可以使用。
4、活性炭处理工艺
活性炭是一种黑色多孔的同体炭质，其形成过程时由煤粉碎后，经过成型或者用均匀的煤粒经炭化、活化生产，其主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500～l 700 ㎡／g问。吸附性很强，通常作为一种工业吸附剂使用。蜂窝活性炭的原材料是优质煤，活性炭通过蜂窝模具压制，再经过高温活化烧制而成。
5、活性炭吸附原理
大风量的有机废气在经过蜂窝状活性炭吸附床时，其中低浓度的有机废气会被蜂窝状活性炭充分接触吸附、净化，经过小风量热气脱附后会再生后转换，但仍然是小风量、高浓度的有机废气，但这种高浓度的有机废气可以燃烧，系统在燃烧炉中氧化燃烧，燃烧后被氧化分解成二氧化碳、水等无害气体。通过一系列物理化学反应，经换热器加热，燃烧后的废热气会脱附再生，其中具有同收价值的溶剂可以在浓缩后进行冷凝同收再次利用。
6、活性炭吸附浓缩特点
蜂窝活性炭的特点是吸附性能好、气流阻力小，吸附床气流层的分布均匀稳定、压降小。须满足的要求一是吸附净化，二是吸附装置必须小型化、阻力小，是使用中低压风机就可以满足排风的要求，从而降低能量消耗和噪音的污染。另外必须注意一点，活性炭脱附耐受温度低时，会导致其脱附效率低，活性炭的使用寿命短，并且活性炭容易燃烧，存在一定危险性。
7、活性炭吸附浓缩适应范围
活性炭吸附浓缩适用范围广，在涂装、包装印刷、涂布、化工、电子、电池等行业均有使用。根据其吸附材料易燃的特点，存在风险，所以适用常规有机物，不适用于酮、酯类等易氧化有机物。
活性炭与沸石转轮性能对比见表1。
通过表1对比可以看出：
1)从安全角度考虑，蜂窝活性炭在处理vOC过程中，系统温度处于280～300 ℃区间内且为无焰燃烧，和沸石转轮系统的直接热力燃烧相比较，温度比较低，安全性有较大保障。
2)从处理效果角度考虑，蜂窝活性炭和沸石转轮的V0c处理能力都很强，能够满足国家VOc排放目标。但是沸石转轮系统的处理效率在95％以上，活性炭在92％左右(与活性炭使用时间有关)。
3)从投资角度考虑，均采用模块化设计布置的蜂窝活性炭和沸石转轮系统，蜂窝活性炭系统占地更少，规模更小，但催化剂有较大的弊端，硫和氯容易引起催化剂中毒，同时每2～3年要更换一次。沸石转轮就不存在这个弊端。
4)沸石转轮和蜂窝活性炭均含有丰富的均匀微孔结构，沸石转轮孔径均匀，蜂窝活性炭孔径分布较广且总体大于沸石转轮。
5)沸石装轮适合于连续性的大批量生产工艺，此设备由于升温问题需开机后休息期间不能停机，需要小风量运行进行系统保温。而活性炭处理工艺则不需要。
鉴于目前环保要求的越来越严格，voc末端治理方案也越来越明晰，本文通过对活性炭及沸石转轮的对比分析，给初始接触者一个参考。