來源：韓研活性炭網 作者：韓研活性炭網 2017-09-19
活性炭廣泛用于氣體分離和空氣凈化的吸附系統中，回收有價值的化合物。活性炭也用作化學工藝中的催化劑載體。吸附系統能夠回收從小排放源排出的揮發性有機化合物(VOC)，包括丙-2-醇(IPA)。VOC回收通常在帶有變溫吸附(TSA)系統的吸附劑固定床的柱中進行。活性炭吸附能力在該過程中逐漸降低，下降其凈化效率。一旦在純化氣體中達到邊界VOC濃度，就可以將廢吸附劑原位熱再生。然而，TSA是一個持久而耗能的過程，解吸產生需要進一步處理的非常稀的氣體混合物。可以改變再生活性炭的多孔結構，導致在連續吸附循環中其吸附能力降低電熱再生提供了真正的替代熱法。
在將電磁能量直接轉換成整個床體積同時發生的熱能之后，廢吸附劑被加熱。該方法受益于更短的加熱時間，更好的控制過程，高安全性，過程自動化和減少設備尺寸。電熱方法可用于再生各種類型的活性碳，包括顆粒狀活性炭，活性炭纖維布(ACFC)或活性炭整料。再生通常使用直接電阻加熱方法進行或微波方法。前者使用直流電流的焦耳效應。將再生的吸附劑床放置在一對電極之間，同時施加電壓。電流流經偽石墨疇的芳族部分，并且電子是電壓載體。該方法需要活性炭具有足夠的導電性。微波加熱是吸收劑在電磁場中吸收微波能量的作用。吸附劑-吸附物質系統的介電特性對該方法的有效性起著決定性作用。該方法也被用來修改活性炭的表面化學。
電阻加熱對活性炭吸附性能的影響，特別是其造粒型。然而，必須了解該過程的性質，以便能夠正確設計ETSA恢復系統，這些系統應該能夠為經典TSA系統提供更好的VOC恢復效率。本研究的目的是評估直接電阻加熱對循環ETSA工藝中用于丙-2-醇蒸汽吸附活性炭的吸附特性的影響。電熱解吸實驗在以下操作參數的不變性范圍內進行：電壓25-30V，氮氣流量0.1-0.2 ℃和溫度設定點再生期間的氮氣流在吸附過程中與空氣流動方向相反。來自吸附器的濃縮氣體解吸蒸汽混合器被引導到冷凝器，其中IPA蒸汽與惰性氣體分離。不同ETSA??周期的解吸持續時間在1.5和3 h之間變化。冷卻至室溫后，再次使用活性炭進行丙-2-醇蒸氣吸附。在ETSA工藝的60個吸附循環后采集活性炭樣品。
圖2給出了恒定氣體速度下的各種進料濃度(流速)。在循環C1中，對原始活性炭進行吸附。在其他循環中使用用直接電阻法再生的活性炭。在測量ETSA循環吸附之前，先將吸附劑在氮氣下加熱至423K，然后冷卻至環境溫度。最后，確定純吸附床的電阻加熱特性。如圖2所示 0.16±0.01 女士1.4±0.5 米3/H，吸附物的入口濃度越高，突破越快，突破曲線越傾斜。圖3描述了入口濃度為，氣體速度為0.19-0.24 m / s的吸附循環的穿透時間差異。12.3 ± 0.5g / m312.3±0.5 克/米3在循環ETSA過程中，床的吸附階段的有用使用壽命取決于入口濃度，氣體流速和碳再生程度。在給定的ETSA循環中吸附劑再生效率過低會降低連續循環中的吸附持續時間。2和 3確定了BTC測試中相同的氣體流量和入口濃度值。碳再生效率取決于電熱脫附階段的工作條件(溫度，電壓，氮氣流量)。隨著電壓增加，溫度和工藝的持續時間的值效率增加。當再生的活性炭完全飽和時，IPA解吸期間的床溫是最均勻的。電熱過程的溫度和加熱功率曲線在別處討論。
活性炭-吸附劑系統的吸附性能決定了其在循環ETSA工藝中的性能。該方法涉及使用傳導電流的活性炭。吸附劑的電氣特性必須能夠使用直接電阻加熱進行有效再生。這些要求通過一些類型的顆粒活性炭，活性炭整料和活性炭纖維來滿足。本文介紹了直接電阻加熱對用于吸附丙-2-醇蒸氣的活性炭在ETSA工藝中的吸附性能的影響。ETSA系統的BTC測試表明，丙-2-醇蒸氣的吸附效率取決于吸附劑輸入濃度，凈化氣體流量和吸附劑再生程度。電熱解吸的不正確選擇的操作參數和過程的持續時間過長導致在連續的ETSA循環中在吸附階段固定床的使用壽命縮短。
基于吸附平衡測量，通過重量法和XPS方法評估了活性炭的內部結構和其表面化學成分的電熱誘發變化的性質。使用三個原始，電阻加熱和電熱再生的活性炭樣品。吸附等溫線模型表明，活性炭是一種非均相吸附劑，Tòth方程與實驗數據有很好的一致性。
用改性的方程確定的活性炭的結構特征表明，純和電阻加熱的活性炭具有由兩個微孔級分形成的雙峰結構，其中能量分數是主要的，而再生的活性炭僅含有一部分微孔。XPS分析顯示，在所有活性炭樣品的表面上發現了相同的羥基，羰基和羧基，盡管體積比不同。作為直接電阻加熱的結果，與活性炭相比，純碳的吸附能力下降了約18%。由于電熱加熱引起的結構變化和表面化學改變，再生的活性炭的平衡吸附能力比純碳高出約20%。
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