转轮吸附法在有机废气处理中的应用

转轮吸附法在有机废气处理中的应用
摘要：转轮吸附法是一种低能耗、高能耗的有机废气净化技术。

为验证转轮吸
附法对净化有机废气有作用，以甲苯废气作为研究对象，进行详细研究转轮吸附
法对有机废气的吸附作用。

转轮吸附法是一种低能耗、高效率的净化技术，十分
符合当今时代环保的主题。

笔者就转轮吸附法的技术特点和技术实际应用情况进
行细致的介绍，为净化有机废气、改善人类生活环境做出最大可能的贡献。

关键词：转轮吸附法、吸附处理、应用
一、有机废气治理的技术现状
在目前看来我国处理有机废气的方式方法主要是吸附法、吸收法、催化氧化
燃烧法。

这些方法虽然使用广泛，但是净化效率低，经济效益不高，因此在有限
的环境治理投入下，为环境带来的改善效果也同样不是很明显。

（一）活性炭吸附法
该方法主要是将液体或气体集中到固体表面，一般的活性炭均具有这种性质。

在国际上处理有机废气常用的方法是物理吸附法，利用活性炭或者是沸石等具有
多孔状结构的物质进行吸附有机废气中的主要物质，能够作为物理吸附法使用的
物质，应当需要满足具有多孔状的结构而且物质的表面积必须比较大。

化学吸附
法主要应用于除水污染，用于处理空气污染的情况比较少见，原因是化学吸附剂
与气体接触时间不长，无法进行有效的反应，导致吸附效果不明显[1]。

（二）吸收法
吸收法的作用原理是利用物质的相似相容的特性或者是利用吸附剂吸收有机
废气中的主要物质，从而达到净化有机废气的作用。

目前有机废气净化装置中的
喷淋装置就是利用这种原理来处理有机废气中的，吸收法同样分成物理吸收法和
化学吸收法。

在物理吸收法中最经常使用的溶剂就是水，水是一种方便获取并且
廉价的物理溶剂。

水可以用来吸收易溶于水的有机废气，比如甲醇、丙酮等废气，但是对于不易溶于水的有机废气将就很难起到作用了。

在物理吸收法无法使用的
时候，就到了化学吸收法大展神威的时候了。

化学吸附法通过吸附剂将有机废气
中的主要物质发生反应，净化有机废气。

近些年来，经过国内外科学家的研究发现，对于净化有机废气的种类不同，所使用的吸附剂的种类也不相同[2]。

（三）催化氧化燃烧法
因为国家经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，所以人们对于大气环
境的质量越来越关心。

就目前情况而言，在大气污染中，以挥发性的气体污染物
污染大气质量的问题最为严重。

由于挥发气体易挥发、化学成分复杂，所以在处
理相关污染物时不容易清除，但是催化氧化燃烧法却可以燃烧空气中的各种易挥
发的有害气体。

催化氧化燃烧法在处理相关有机废气时，具有处理效率高、低能耗、无第二次污染的具体优势，这也是在工业上处理易挥发气体的最有效的主要
方式。

催化氧化燃烧法可以利用加热升温或添加相关催化来提高催化氧化燃烧反应。

在此应当着重提一句，寻找高效率的催化剂是当今科学研究的重要研究课题。

二、转轮吸附装置的具体分析
转轮吸附法作为目前应用广泛的有机气体处理方式，拥有不同于其他方法的
主要特点。

转轮吸附装置的主要主体就是一个巨大的旋转轮。

在该转轮中装满吸附剂，
利用吸附剂的物理吸附的特点进行净化有机废气。

转轮吸附装置在装置工作状态
下完成吸附剂的吸附、脱附和冷却三个主要过程。

含有有机废气的空气在鼓风机
的作用下，先被吹向吸附区，经过吸附剂的物理吸附作用，将空气中的有机废气
吸附出来，然后吸附剂会带着有机废气进入再生区，在接触高温媒介后吸附剂所
吸附的有机废气将会跟随热空气流出，吸附剂进入冷却区进行降温准备，为下一
次的吸附工作做好准备。

这就是转轮吸附装置的工作流程，通过吸附剂有规律的
吸附、脱附、冷却从而达到净化有机废气[3]。

三、转轮吸附技术所需要的吸附剂
转轮吸附法的实现主要是依靠吸附剂的吸附作用。

在转轮吸附装置中，常用
的吸附剂一种是活性炭，另一种是沸石分子筛。

活性炭具有丰富的孔状结构，表
面积比较大，并且在处理吸附物质时，应用比较广泛。

沸石分子筛具有晶状结构，质地非常均匀，孔洞的作用起到了分子筛的作用，对有机废气的吸附作用有着一
定的选择性。

这两种吸附剂在转轮吸附装置中都是具有优缺点的，活性炭的虽然
可以吸收的有机废气的种类比较多，但是活性炭易燃，所以活性炭的安全性比较差。

而沸石分子筛吸收的有机废气的种类比较少，但是沸石分子筛的安全性比较高，不易燃。

同时，有些沸石分子筛还具有抗湿抗潮的作用，在处理工业废气时
不仅能够吸收高温有机废气，还可以吸附湿度比较高的气体[4]。

吸附剂在转轮装置中占据了非常重要的地位，并且吸附剂的样式多种多样。

具有蜂窝结构的吸附剂从综合方面、几何数据进行分析，蜂窝结构的吸附剂具有
较高的优势。

蜂窝结构在转轮吸附装置中具有特殊的地位，因此蜂窝结构在转轮
吸附装置中一直会被使用。

蜂窝式吸附剂具有多种多样的样式结构，但根据不同
的有机废气，所选取的蜂窝状结构也不完全相同的。

在蜂窝结构设备中常用的设
备结构是成型式，成型式的结构设备就是将吸附剂按照一定的比例进行融合处理，然后烧制成相应的模板。

这种吸附剂的好处是，在进行处理有机废气的过程中，
吸附剂的性能稳定，并且能够添加物质去改变吸附剂的性质，这也是蜂窝结构设
备吸附剂常用的一种制作工艺[5]。

四、转轮吸附法参数计算
（一）转速计算
转速是转轮吸附装置在操作过程中非常重要的一个参数。

吸附剂随着转轮装
置周期性的不断转动，依次经过吸附、脱附、冷却过程，在进行净化过程中经过
的时间均以分钟为单位。

从本质上来讲，转速的大小是基于废气的吸附、脱附、冷却过程中所需要的
时间。

通过固定床实验的操作得到吸附剂在吸附、脱附、冷却的时间信息，这三
个过程所用的时间比值就是转轮的面积比。

转轮吸附装置吸附作用的主要是体现
在转轮转速上，所以转轮吸附装置最主要的工作是寻找最佳的转轮转速，以此来
进行净化有机废气。

现代科学研究人员经过探测转轮吸附装置内部的温度情况，
进行净化去除效率的计算，并且已经算出了最佳转速的计算公式[6]。

（二）吸附效率计算
去除有机废气中的主要物质不仅需要考虑转轮吸附装置的转速问题，还需要
考虑吸附去除效率。

装置中的吸附去除效率不是一个恒定不变的数值，而是一个
随着外界时间的变化而变化的数值。

因此吸附去除效率的定义是在一个吸附周期内，吸附剂所吸收的有机废气与全部有机废气总量之比。

科学家通过使用蜂窝陶
瓷对醋酸丁酯的吸附与脱附过程，总结出转轮吸附周期效率的计算公式。

该计算公式综合考虑了在吸附工程中存在的有机废气的残存率，可以在式子
中清晰地观察到进气浓度、吸附时间、全新吸附剂在某一时刻的出口浓度、吸附
带在吸附工程中的移动速度等众多关键数据。

最终得到全新吸附剂在一定时间内
吸附有机废气的总量。

研究小组根据经过改良的全新分子筛的吸附性能，测得在180摄氏度下甲苯的残存率，经过严密的计算得到转轮装置的吸附、脱附的面积比为十比一[7]。

总结：转轮吸附装置是处理低浓度的有机废气的一项有效的净化技术，基于吸附过程物质能量平衡理论，并推导出转轮吸附技术的最佳转速和最佳周期，经过科学验证，可以将转轮吸附实验所获得的数据应用于转轮吸附过程中，可以根据有效的设计和控制，保证转轮吸附技术的高效运行。

参考文献：
[1]黄炎杰.挥发性有机物（VOCs）吸附回收技术的研究进展[J].环境与发展，2018，30（05）：92+94.
[2]杨东艳.转轮吸附法在有机废气处理中的应用[J].资源节约与环保，2016（04）：129+135.
[3]周灵君.挥发性有机物（VOCs）吸附回收技术进展[J].广州化工，2016，44（01）：6-7+15.
[4]陶宇鹏，陈中明，代茂节，杨劲翔.挥发性有机物（VOCs）污染治理中吸附技术的相关应用[J].低温与特气，2015，33（06）：45-50.
[5]刘月颖.吸附VOCs用陶瓷基蜂窝块体吸附剂研究[D].华南理工大学，2015.
[6]魏周好胜.等离子体协同吸附催化净化喷漆废气的研究[D].安徽理工大学，2017.
[7]杨仲卿，刘显伟，张力，冉景煜，闫云飞，杜学森.挥发性有机废气热氧化技术研究进展[J].化工进展，2017，36（10）：3866-3875.。