VOCs废气吸附材料应该怎么去选择？

1、常用吸附剂

在治理VOCs的工程中，经常会用到以下四种类型常用的吸附剂:

 (1)普通颗粒活性炭是在处理VOCs时使用量最多的活性炭，它的孔径范围宽、其中绝大多数为微孔，孔径一般在2nm以下，除此之外，还有少量的中孔和大孔。在VOCs废气治理中，有着广泛的用途。

 (2)中孔颗粒活性炭这类活性炭以中孔(孔径2~50nm)为主，它们可以用于一些大分子混合物VOCs的吸附处理。这类活性炭在处理汽油、石脑油等这些含有大分子的混合尾气中发挥出了它独特的优势，在油气回收、喷漆、涂装行业的废气治理中都在大量采用。 

(3)蜂窝活性炭蜂窝活性炭的吸附性能基本上等同于颗粒活性炭，与普通的颗粒活性炭相比，它的优点是阻力小，适合处理大风量、低浓度的气体。

(4)活性炭纤维活性炭纤维的微孔均开在细丝表面，因而孔道极短，与颗粒活性炭比相差2~3个数量级。同时，孔径均一，绝大多数为特别适合气体吸附的2nm左右的微孔因而具有更大的有效比表面积。 

(5)大孔吸附树脂通常具有多孔结构和高比表面积，这使得它们能够通过孔道大小筛分、分子间作用力或氢键作用选择性吸附有机分子。这种结构特点使得大孔吸附树脂适用于高、中、低浓度VOCs的吸附回收，实现达标排放。‌

2、吸附原理

活性炭和其他固体一样，由于在活性炭表面上的分子力同样处于不平衡或不饱和状态活性炭会把与其接触的气体或液体溶质吸引到自己的表面上，从而使其残余力得到平衡。这种在固体表面进行物质浓缩的现象称为吸附。也就是说，吸附作用是由于固体表面力作用的结果。 根据吸附作用力的不同，可把吸附分为物理吸附和化学吸附，一般常用的VOC吸附工艺均为物理吸附为主。 产生物理吸附的力是分子间引力，或称范德华力。固体吸附剂与气体分子之间普遍存在着分子间引力，当固体和气体的分子间引力大于气体和气体分子之间的引力时，即使气体的压力低于操作温度相对应的饱和蒸气压，气体分子也会冷凝在固体表面上，此种吸附即称为物理吸附。这种吸附的速度极快，有时候可以接近化学反应的速率。

物理吸附具有如下特点: 

①吸附热较低。因为吸附过程不发生化学反应，因此物理吸附的吸附热较低，一般只有20kJ/mol左右，只与相应气体的液化热相当。

②吸附的选择性极低。也正是由于物理吸附不发生化学反应，因此它吸附的选择性极低，或者说没有选择性，它的选择性只取决于气体的性质和吸附剂的特性。 

③物理吸附只在低温下才较显著。实验证实，吸附质在吸附剂上的吸附量随温度的升高而迅速减少，且与吸附剂表面的大小成比例。因此，在工程上采用物理吸附时，要求的进气温度要有个限制。例如，当采用碳基吸附剂时，要求进入吸附层的废气温度控制在40℃以下。

④吸附过程有很大可逆性。由于这种吸附属纯分子间引力，所以有很大的可逆性，当改变吸附条件，如降低被吸附气体的分压或升高系统的温度，被吸附的气体很容易从固体表面上逸出，这种现象称为“脱附”或“脱吸”。工业上的吸附操作就是根据这一特性进行吸附剂的再生，同时回收被吸附的物质。

⑤物理吸附可以产生多分子层吸附。由于物理吸附是靠分子间引力产生的，当吸附质的分压升高时，可以产生多分子层吸附。这是与化学吸附不同的。

3、吸附材料性能

活性炭‌：活性炭是一种多孔性的含碳物质，孔隙结构丰富，孔径分布较广，对各种有机和无机物质都有一定的吸附能力。其吸附过程主要依赖物理吸附，成本相对较低，应用范围广泛‌。

大孔吸附树脂‌：大孔吸附树脂是一类人工合成的高分子聚合物，具有特定的化学结构和孔径分布。其孔径较大且分布均匀，能够选择性地吸附特定大小和性质的分子。

4、合理的吸附材料选择

4.1 应用场景 ‌

活性炭‌：适用于混合工艺废气处理，因其对各种有机和无机物质都有一定的吸附能力，应用范围广泛‌。不适用于含有卤素、高湿度（RH>60%禁用活性炭）的废气，颗粒碳和活性炭纤维比较，碳纤维适用于高浓度废气（活性炭纤维>1000ppm），颗粒碳适用于低浓度废气。 ‌

大孔吸附树脂‌：适合处理含卤素、苯类、酯类高浓工艺废气，因其选择性强，适合处理特定类型的废气‌，同时吸附性能对废气的湿度几乎没有影响（湿度影响<5%）。 由于活性炭含有微量金属离子，在吸附特定VOC时会激发化学反应，造成物理吸附变为化学吸附，产生一些副产物。

4.2 处理效率和稳定性 ‌

活性炭‌：吸附效率≥90%，具有良好的物理耐化学腐蚀性和热稳定性，但受潮后吸附效果会下降‌。

大孔吸附树脂‌：吸附效率>95%，具有更强的物理耐化学腐蚀性和热稳定性，适合处理高浓度废气‌。 在实际工程应用中，一般吸附率会从100%逐步下降，为了保证废气排放达标，一般吸附率会保持在90%以上。要求特别高的排放要求，吸附率需要一直要保持在99%以上。从实际工程使用来看，树脂孔径均一性使穿透曲线陡峭。 

4.3 运行成本和维护

活性炭‌：性炭因频繁更换（3-6次/年）及高再生能耗（150℃蒸汽），运行成本高于树脂40%以上，需要更频繁地更换吸附剂‌。同时由于活性炭的吸附孔道较小，导致在解析过程中需要消耗更多的热能。

‌大孔吸附树脂‌：运行成本较低，因其吸附效率高且再生性能好，初期投资较高但长期运行成本较低‌。