催化燃燒用的活性炭為什么多數采用蜂窩活性炭？

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催化燃燒用的活性炭一般采用蜂窩活性炭，蜂窩活性炭分為大中小三種孔隙，對應不同的催化燃燒設備，蜂窩活性炭一般是正方形的，在廢氣治理過程中放置在吸附箱內，分多層排列，當有機廢氣的氣流順向進入炭箱，活性炭起到了吸附作用，那為什么多數廠家采用的活性炭是蜂窩狀的而非顆粒狀的呢？那就要看兩者的對比情況了。
與顆粒狀活性炭相比，蜂窩狀活性炭具有獨特的蜂窩狀結構，開孔率高，流體通過時產生的壓力損失很小，使蜂窩狀活性炭的阻力很小，只為顆粒狀活性炭阻力的1/13，具有優越的動力學性能，且不易堵塞，吸附解吸速度快，其高比表面積，能提高吸附凈化和解吸效果，適用于大風量，低濃度工廠有機廢氣（三苯及有毒有害氣體）治理。因此，實驗選用方形蜂窩狀活性炭，外觀規格為100mm×100mm×100mm，孔密度為150孔/平方英寸，比表面積為1200m2/g，密度0.5g/cm3，耐火溫度400℃，使用壽命1年，并且具有性能穩定、抗腐蝕和耐高速氣流沖擊的優點。

       蜂窩活性炭催化燃燒是借助催化劑在低溫下(200～400℃)下，實現對有機物的完全氧化，因此，能耗少，操作簡便，安全，凈化效率高，在有機廢氣特別是回收價值不大的有機廢氣凈化方面，比如化工，噴漆、絕緣材料、漆包線、涂料生產等行業應用較廣。催化燃燒設備結合活性炭使用一般由廢氣前處理干燥、過濾器、切換風閥、燃燒爐、燃氣系統、助燃系統、壓縮空氣系統、排氣系統等組成。
       催化燃燒設備為什么結合活性炭?有機廢氣在較低溫度下在催化劑的作用下被完全氧化和分解，達到凈化氣體目的。催化燃燒是典型的氣固相催化反應，其原理是活性氧介入深度氧化作用。在催化燃燒過程中，催化劑的作用是降低反應的活化能，同時使反應物分子富集在催化劑表面上以進步反應速率。借助于催化劑，有機廢氣可以在較低的起燃溫度下無焰燃燒并且在開釋大量熱量，同時氧化分解成CO2和H2O。
        根據吸附（效率高）和催化燃燒（節能）兩個基本原理設計，采用雙氣路連續工作，一個催化燃燒室，兩個吸附床交替使用。先將有機廢氣用新型的活性炭纖維或活性顆粒碳吸附，當快達到飽和時休止吸附，然后用熱氣流將有機物從活性炭上脫附下來使活性炭再生；脫附下來的有機物已被濃縮(濃度較原來進步幾十倍)并送往催化燃燒室催化燃燒成二氧化碳及水蒸氣排出。當有機廢氣的濃度達到2000PPm以上時，有機廢氣在催化床可維持自燃，不用外加熱。燃燒后的尾氣一部門排入大氣，大部門被送往吸附床，用于活性炭再生。這樣可知足燃燒和吸附所需的熱能，達到節能的目的。再生后的可進入下次吸附；在脫附時，凈化操縱可用另一個吸附床進行，既適合于連續操縱，也適合于中斷操縱。活性炭催化燃燒中預處理有機廢氣可能會含有少量的粉塵，所以在廢氣進入活性炭吸附裝之前還需進行預處理，否則會堵塞活性炭微孔，影響吸附效果。預處理設備為干式過濾器，分二級過來，具有容塵量大，阻力小等特點。

2、活性炭吸附
經過前面的預處理后，廢氣通入活性炭吸附/脫附箱體進行吸附處理。利用具有大表面積的活性炭將有機溶劑吸附在活性炭表面，去除廢氣中的有機物，達到凈化氣體的作用，經過處理后的潔凈氣體經過風機、煙囪高空排放。
3、活性炭脫附階段
當活性炭吸附飽和后，切換到脫附模式，啟動脫附風機對該吸附床脫附。脫附風機引入的新鮮空氣首先經過換熱器和電加熱室進行加熱，將新鮮空氣加熱到接近120℃進入活性炭床，炭床受熱后，活性炭吸附的溶劑被解吸脫附出來。
4、催化燃燒階段
脫附出來的廢氣流量小、濃度高，經風機送入到換熱器，然后進入預熱器，在電加熱器的作用下，使氣體溫度提高到250-300℃左右，再進入催化燃燒床。有機氣體在催化劑的作用下發生無焰燃燒，被氧化為CO2和H2O，同時放出大量的熱，氣體溫度進一步升高，該高溫氣體再經過催化燃燒室前的換熱器預熱未經處理的有機氣體；從換熱器出來的氣體再通過新風入口的換熱器對脫附新鮮空氣進行加熱。兩處換熱器正常工作后，電加熱設備可停止加熱，節約能耗。最終氣體通過煙囪引高排放。
蜂窩活性炭是將一定細度的炭粉，添加助劑（黏結劑和潤滑劑）經混煉成形，高溫固化而成。助劑、固化對活性炭都有影響。將催化劑如某些金屬負載在蜂窩狀活性炭上，便可以制成蜂窩活性炭基催化劑。按照負載方法和過程的不同，可將制備方法分為聚合涂炭法、混合擠壓法、浸漬沉積法、離子交換法、沉積析出法五大類。蜂窩活性炭吸附性能好，幾何表面積大，具有優越的動力學性能和高的化學穩定性。

1、蜂窩活性炭的特性與用途
     蜂窩活性炭具有比較面積大，通孔阻力小，微孔發達，高吸附容量，使用壽命長等特點，在空氣污染治理中普遍應用。選用蜂窩活性炭吸附法，即廢氣與具有大表面的多孔性活性炭接觸，廢氣中的污染物被吸附分解，從而起到凈化作用。
     蜂窩活性炭可廣泛用于各種氣體凈化設備和廢氣治理工程，實踐證明，凈化效果比普通好。用蜂窩活性炭可不同程度去除的污染物有：氧化氮、四氯化碳、氯、苯、二甲醛、丙酮、乙醇、乙醚、甲醇、乙酸、乙酯、苯乙烯、光氣、惡臭氣體等酸堿性氣體。
2、為何要選用高碘值蜂窩活性炭來吸附廢氣？
（1）政策層面
      關于生態環境部印發《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》通知稱：目前廢氣處理設備里面使用的活性炭有二種，一是柱狀形活性炭，二是蜂窩狀活性炭。柱狀活性炭碘值是可以達到800mg/g。但目前市場廢氣處理設備更多的是使用催化燃燒設備，而且處理效果是非常好的，這些設備里面使用的是蜂窩活性炭，而蜂窩活性炭因為生產工藝問題目前是達不到800mg/g的。
回復：目前市場上存在大量質量低、吸附效果差的活性炭，難以滿足揮發性有機物（VOCs）污染控制要求，《2020年揮發性有機物治理攻堅方案》提出“采用活性炭吸附技術的，應選擇碘值不低于800毫克/克的活性炭”，目的是引導企業主動使用吸附效率高的活性炭，實現VOCs有效減排。對于采用顆粒狀、柱狀等活性炭吸附的，應選擇碘值不低于800毫克/克的活性炭；采用蜂窩狀活性炭吸附的，建議選擇與碘值800毫克/克顆粒狀、柱狀等活性炭吸附效率相當的高碘值蜂窩狀活性炭，并按照設計要求足量添加、及時更換。
（2）用戶層面
      高碘值蜂窩活性炭比表面積更大、獨特的孔隙結構、表面化學官能團穩定、抗酸堿腐蝕性、疏水性，以及失效后可再生等，而且由于其獨特的蜂窩結構，還具有開孔率高、氣體分布均勻、幾何表面積更大、擴散路程短、耐磨損、抗粉塵污染能力強等優點。相較于普通蜂窩活性炭高碘值蜂窩活性炭瞬間抓取能力更強，對于中低高濃度的VOCs和非甲烷總烴吸附效果更好。

      其次，高碘值蜂窩活性炭由于其有效成分更高，雜質低，使用壽命更長，減少了活性炭的更換頻率。在活性炭吸附飽和失效后，可實現再生循環利用，降低了企業的危廢成本，從而總體上降低了企業的運營和管理成本。并符合可持續發展的策略。
      蜂窩活性炭廢氣處理：應用在低濃度、風量的各類有廢氣凈化系統中。被處理廢氣在通過蜂窩活性炭方孔時能夠與活性炭接觸，吸附效率67.16%，風阻系數小，具有好的吸附、脫附性能和氣體動力學性能，可廣泛用于凈化處理含有、苯、等苯類、酚類、脂類、醇類醛類等有氣體、惡臭味氣體和含有微量金屬的各類氣體。
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