活性炭纤维吸附回收装置简介

1、吸附材料

众所周知活性炭是一种外观呈黑色，内部孔隙结构发达，比表面积大、具有强吸附能力的一类含碳材料，常被用于除味除臭，是一种常见的吸附剂。

活性碳分为粒状活性碳、粉末活性碳及活性碳纤维，但是由于粉末活性碳有二次污染且不能再生而被限制利用。活性碳纤维(ACF)是继粉状与粒状活性碳（Granular activated carbon，GAC）之后的第三代活性碳产品。

ACF主要特点有：

1).ACF孔隙发达，有丰富的孔，比表面积大；

2).孔分布呈单分散态，主要由微孔组成，只有少量的过渡孔，有效吸附孔比例高；

3).纤维直径细，孔口直接开口在纤维表面，吸附扩散路径短，接触面积大，接触均匀，见图1；

                         图1  ACF孔隙结构

4).孔径均匀，分布窄，吸附选择性较好；

5).ACF工艺灵活性大，可制成纱、布、毡或纸等多种制品。

以上特点说明ACF具有较强的吸附能力，较大的吸附容量，有较快的吸附和脱附速度，并可选择性的吸附回收。

2、吸附原理

当两种相态不同的物质接触时，其中密度较低物质的分子在密度较高的物质表面被富集的现象和过程就是吸附，具有吸附作用的物质被称为吸附剂，一般为密度相对较大的多孔固体。被吸附的物质称为吸附质，一般为密度相对较小的气体或液体。

吸附按其性质不同可分为化学吸附、活性吸附、毛细管凝缩、物理吸附。活性炭纤维吸附为毛细管凝缩和物理吸附共同作用，ACF微孔可视为毛细管。毛细管凝缩是指气态或者液态吸附质与吸附剂接触时，两者之间产生毛细作用，吸附质在吸附剂孔隙内发生的凝结现象，一般需加热才能完全再生；物理吸附是指依靠吸附剂与吸附质分子间的分子力（即范德华力）进行的吸附，吸附过程中没有化学反应，吸附过程短，平衡时间短，吸附完全可逆。

由于ACF的微孔直接开口在纤维表面，有机物分子在与ACF表面接触时直接被微孔毛细管凝缩吸附，由于分子之间存在分子力的原因，会导致更多的被吸附物分子不断被吸引，直到添满微孔为止。

必须指出的是，不是所有的微孔都有吸附作用，这些被吸附的有机物分子的直径必须是要小于毛细孔的孔径，即只有当孔隙结构略大于有机物分子的直径，能够让有机物分子完全进入的情况下才能保证被吸附到微孔中，过大或过小都不行，这需要通过不断地改变原材料和活化条件来创造具有不同的孔径结构的吸附剂，从而适用于各种有机物的吸附。

3、吸附回收工艺

活性炭纤维吸附回收装置使用优质不锈钢为箱体，吸附箱内安置有一定数目的缠绕活性炭纤维毡的环式固定床。工艺可分为一级吸附工艺、二级或多级吸附工艺，吸附箱体之间通过管路和阀门或并或串连接，交替切换工艺步骤。

1).预处理—吸附：去除酸碱腐蚀物质、固体颗粒物或液滴等夹带物，降低废气温度后经风机加压进入吸附器，有机组分在穿透活性炭纤维床层时被吸附，吸附净化后的气体从顶部排放。

2).脱附—再生：吸附回收工艺采用水蒸气将有机物脱附，将活性炭纤维再生。脱附蒸汽由吸附器顶部进入，加热活性碳纤维床层，脱附有机物。脱附后的活性碳纤维湿度和温度都很高，需要向吸附器内吹扫空气，使碳纤维吸附床层迅速降温降湿，随后进入下一个循环。

3).冷凝回收：脱附产生的混合蒸汽经冷凝器冷凝回收液态混合液，混合液可通过重力分层、蒸馏、精馏等手段回收有机物，见图2。

                            图2 吸附回收工艺示意图