本技术属于废气处理技术领域,揭示了一种评估不同分压和孔径对挥发性有机化合物(VOCs)吸附效率的方法。该技术选用两个或更多具有特定孔径分布的多孔材料作为模型,通过模拟实验来计算吸附量贡献系数,旨在优化VOCs的吸附过程。
背景技术
挥发性有机污染物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)的排放不但对环境造成严重污染,还会对人体健康造成直接或间接的危害。目前,VOCs的末端治理技术主要包括:催化燃烧、生物降解、低温等离子体、光催化降解、吸附回收、冷凝和膜分离等。其中,吸附法具有易于操作、净化效率高、适用范围广、能够与其他处理技术结合等优点,是应用最为广泛的VOCs控制技术之一。吸附材料的开发是VOCs吸附技术发展的重要基础,吸附材料的选择,需要综合考虑材料的结构性质、成本、吸附量、吸附速率、再生性能及其与被吸附的VOCs废气之间的匹配关系等诸多因素。
尽管吸附技术处理VOCs已经得到广泛的应用,但是对于VOCs的吸附过程的研究,仍存在很多科学问题没有得到解决,如吸附材料的孔径尺寸和VOCs吸附量之间精确的匹配关系不够清楚。这主要是由于吸附过程的微观复杂性所导致的,吸附材料对VOCs的吸附过程中,会受到多种因素的影响。首先,吸附材料的性质如孔结构和表面性质是影响吸附的主要因素;其次,VOCs种类繁多本身的物化性质(如极性、沸点、分子量等)差异较大,导致吸附过程中孔径尺寸与吸附能力之间的匹配关系不能一概而论;此外,环境的温度、湿度、共存污染物等也会对吸附过程产生重要影响。
尽管VOCs的吸附过程的影响因素众多,但是从整体上看,可概括为特定条件下吸附剂的结构性质与吸附物的物理化学性质之间的匹配关系。提高适宜VOCs吸附的孔径下的孔容或比表面积,实现吸附材料孔容或比表面积利用率的提高,是提高VOCs吸附能力的关键。因此,研究的关键在于研究特定孔径对挥发性有机物吸附能力的影响。现有研究,只提供了一定的相关性趋势,而不是孔径和吸附容量之间的准确关系。
目前的研究中,大都将多种影响因素混在一起,只能在研究者自己的一系列样品中,得到一些吸附量与比表面、平均孔径、孔隙率等参数之间的正相关或负相关等的趋势。比如通常认为比表面积越大对VOCs的吸附容量越高,微孔可以提供较强的吸附力但也会使脱附困难。总体而言,这些规律普遍比较笼统,不足以指导VOCs的吸附工艺和吸附材料的开发。吸附材料孔结构的进一步优化,缺乏孔径尺寸与吸附性能之间定量化的参考依据。实际应用中,仍需要结合大量的尝试与摸索才能找到可能的比较适用的吸附材料。
目前对VOCs吸附过程中孔径尺寸与吸附量之间精确匹配关系的研究尚不充分,限制了吸附材料孔结构的优化和吸附技术的发展。如果存在一种孔径对VOCs吸附量贡献系数方法,能够得到不同分压下吸附剂孔径对VOCs吸附量的贡献系数,将能够对吸附技术与吸附材料的开发提供有利的参考依据。
实现思路