本文從介紹VOCs治理技術(shù)出發(fā),簡(jiǎn)述VOCs治理方法,。活性炭吸附是治理VOCs污染的有效手段,在總結(jié)現(xiàn)有研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,分析了活性炭具有較強(qiáng)吸附性的原因,及影響活性炭吸附VOCs效果的因素,。

揮發(fā)性有機(jī)化合物是一類有機(jī)化合物的統(tǒng)稱，簡(jiǎn)稱VOCs,，即沸點(diǎn)在50～ 250℃之間，常溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa,，通常以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)化合物,。VOCs是常見的大氣污染物，其主要組成有烴類,、鹵代烴,、酯,、酸等,，可對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)和肝臟器官造成不良影響,，國(guó)際社會(huì)已對(duì)VOCs的排放做出嚴(yán)格規(guī)定。目前有關(guān)VOCs治理工作已成為當(dāng)前大氣污染防治工作的一項(xiàng)重要工作,。

VOCs的處理方法主要有：物理法和生化法,。其中物理法主要有吸附法、分離法,，生化法主要有熱氧化法,、催化燃燒法、生物氧化法,、電暈法等,，其中吸附法是最常用的凈化方法，而活性炭是最常用的吸附劑,。

本文綜述了國(guó)內(nèi)外活性炭吸附VOCs研究進(jìn)展,，重點(diǎn)分析了影響活性炭吸附VOCs效果的影響因素，以期在活性炭吸附治理VOCs 的工作中提供有價(jià)值的參考,。

1 活性炭吸附法治理VOCs的工藝

活性炭吸附法治理VOCs工藝技術(shù)有變壓吸附(pressure swingadsorption,，PSA)、變溫吸附(thermal swing adsorption,，TSA),，兩者聯(lián)用的變溫- 變壓吸附(thermal pressure swing adsorption，TPSA)和變電吸附(electric swing adsorption,，ESA),。

2 活性炭吸附VOCs的影響因素

本文所指吸附是指當(dāng)氣體與多孔固體材料接觸時(shí)，氣體物質(zhì)中某一物質(zhì)或多種物質(zhì)在固體材料的內(nèi),、外表面處產(chǎn)生積蓄的現(xiàn)象,。多孔固體材料稱為吸附劑，被吸附積蓄的物質(zhì)稱為吸附質(zhì),。常用的吸附劑有：活性炭,、活性硅膠、氧化鋁等,。氣體混合物能否通過(guò)吸附分離成功,，主要取決于吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附效果，因此吸附劑的選擇是確定吸附操作的首要問(wèn)題,�,；钚蕴孔鳛槟壳白畛Ｓ玫腣OCs吸附劑，主要有以下特點(diǎn),。

(1) 活性炭具有孔徑分布廣泛,、孔隙率高和比表面積大的優(yōu)點(diǎn)。(2)活性炭的機(jī)械性能高,、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,，能在較大的pH 范圍內(nèi)使用。(3)活性炭具有一定的催化活性,。(4) 活性炭的疏水性使其對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物有極強(qiáng)的吸附性,，并且能在較大的濕度下依然保持較強(qiáng)吸附性能。

2.1 活性炭孔隙分布對(duì)VOCs 吸附效果的分析

活性炭不同孔徑的孔隙具有完全不同的吸附機(jī)理,。其中微孔(<2nm)吸附基本符合微孔填充理論,，即固體吸附劑表面存在位勢(shì)場(chǎng)，鄰近的VOCs 分子在場(chǎng)的作用下吸附在吸附劑表面;過(guò)渡孔(2nm 至100nm)吸附時(shí)除單分子層和多分子層吸附外,，更主要的是通過(guò)毛細(xì)凝聚機(jī)理產(chǎn)生容積填充吸附;大孔(>100nm)吸附主要是多分子層吸附,，符合BET 理論。此外,，活性炭的孔徑要和VOCs 的分子大小相匹配才能被有效吸附,。在分子大小相匹配的情況下，活性炭孔徑的分布越均勻,、孔的形狀越規(guī)則,，則活性炭吸附效果越好。

梁曉懌等[4] 通過(guò)活性炭對(duì)甲醛氣體的吸附試驗(yàn),，證明吸附效果與活性炭孔結(jié)構(gòu)和甲醛分子的表面官能團(tuán)密切相關(guān)：活性炭的微孔比表面積越大,，其表面能越高，吸附效果越明顯;若活性炭過(guò)渡孔比表面積大,，則吸附達(dá)到平衡的時(shí)間短,。

2.2 性炭活化方式對(duì)VOCs吸附效果的分析

活性炭的活化按活化方式可分為物理活化和化學(xué)活化,。其中物理活化是利用活性氣體在較高溫度下對(duì)活性炭進(jìn)行弱氧化，常用水蒸氣或CO2來(lái)活化活性炭,�,；瘜W(xué)活化法是在一定溫度下將活性炭浸漬在化學(xué)藥品中對(duì)其表面進(jìn)行改性，常用硝酸及其鹽類,。

R.R.Bansod 等利用不同原料和不同方法制備的活性炭對(duì)苯,、二氯甲烷、四氯化碳等化合物進(jìn)行吸附試驗(yàn),。結(jié)果表明,，活性炭的制備材料和制作過(guò)程對(duì)活性炭吸附能力有顯著影響。

2.3 對(duì)不同初始濃度VOCs吸附效果的分析

VOCs濃度對(duì)活性炭吸附效果有顯著影響,。一般情況下,，VOCs初始濃度越大，其對(duì)活性炭的穿透時(shí)間和飽和時(shí)間越短,�,；钚蕴繉�(duì)高濃度VOCs 吸附的過(guò)程屬于物理吸附，基本不用考慮化學(xué)吸附的影響,，吸附效果主要取決于活性炭孔徑的大小和數(shù)量;而對(duì)于低濃度VOCs 吸附的過(guò)程屬于化學(xué)吸附,，吸附效果主要取決于VOCs的化學(xué)性質(zhì)。

袁文輝等進(jìn)行了不同濃度的甲苯吸附試驗(yàn),。結(jié)果表明,，不同濃度甲苯的10% 穿透吸附劑的時(shí)間與吸附質(zhì)初始濃度的對(duì)數(shù)存在線性關(guān)系，即吸附質(zhì)初始濃度越大,，其透過(guò)吸附劑的時(shí)間越短,，吸附質(zhì)的吸附效果越好。

2.4 對(duì)不同分子量和極性VOCs吸附效果的分析

VOCs的分子量和極性對(duì)活性炭吸附效果有很大影響,。一般情況下,，若VOCs結(jié)構(gòu)類似，其相對(duì)分子質(zhì)量越大,，則被吸附得越多;對(duì)分子質(zhì)量和結(jié)構(gòu)都相近的VOCs,，則是不飽和性越大越易被吸附。

Yu-ChunChiang等利用不同原料制配的活性炭吸附苯,、二氯甲烷,、氯仿和四氯化碳4 種VOCs。結(jié)果表明,，活性炭對(duì)苯的吸附效果更強(qiáng),，因?yàn)楸接休^高的吸附熱和較低的熵變。

2.5 不同組分VOCs吸附效果的分析

VOCs的組分不同，活性炭吸附的效果不同,。因?yàn)閂OCs各組分的吸附親和力不同,，在被活性炭吸附時(shí)會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)。VOCs各組分在活性炭表面的吸附過(guò)程是一個(gè)吸附和解離的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程,，吸附能力強(qiáng)的VOCs組分先達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,，吸附能力弱的VOCs組分后達(dá)到平衡。

2.6 素對(duì)活性炭吸附效果的分析

VOCs流量,、吸附劑的填充密度等對(duì)吸附質(zhì)的吸附效果都有不同程度的影響。袁文輝 研究了用活性炭吸附苯系物的試驗(yàn),。結(jié)果表明,，VOCs的流量加大會(huì)較快到達(dá)穿透點(diǎn)和吸附飽和點(diǎn)，吸附曲線斜率不變,，使穿透曲線發(fā)生前移;吸附劑填充密度對(duì)吸附質(zhì)穿透時(shí)間與飽和時(shí)間都有影響,，吸附劑填充密度大有利于吸附。

3 結(jié)語(yǔ)及展望

隨著人們對(duì)霧霾污染的廣泛關(guān)注,，環(huán)保行業(yè)對(duì)VOCs 的治理工作也將很快提上日程,，這對(duì)以活性炭吸附法為主的VOCs吸附回收技術(shù)提出了更高的要求，尤其是活性炭的吸附性能,。因此,，在開發(fā)高效實(shí)用、強(qiáng)吸附性能的活性炭材料方面,，仍然需要不斷深入和系統(tǒng)的研究,。今后多種VOCs治理技術(shù)的耦合使用，將是VOCs治理重點(diǎn)研究方向,。