活性炭的制备与特性和使用建议

活性炭吸附处置VOCs废气是VOCs治理行业最为普遍通用的做法，目前组合工艺中，基本少不了VOCs活性炭吸附系统，或者应急排空系统的末端VOCs治理措施都是活性炭箱体，那作为VOCs治理市场中用的最为广泛的活性炭吸附工艺，针对其使用的安全性，我们一起来了解一下。

1、活性炭的制备与特性

活性炭是一种经特殊处理的炭，将有机原料（果壳、煤、木材等）在隔绝空气的条件下加热，以减少非碳成分（该过程称为炭化），然后与特定气体反应，表面被侵蚀，产生微孔发达的结构（此过程称为活化）。由于活化的过程是一个微观过程，即大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀，所以造成了活性炭表面具有无数细小孔隙。

活性炭表面的微孔直径大多在2～50 nm之间，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积为500~1500 m2，活性炭的一切应用，几乎都基于活性炭的这一特点。

正是基于这一点，所以在有机废气处理时使用活性炭，让气流通过活性炭层进行吸附，进而降低有机废气的浓度。而吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程，分子的自由能会降低，因此，吸附过程是放热过程，所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。

VOCs在活性炭中除了有物理吸附现象外，活性炭本身以及吸附的有机物还会与氧气发生缓慢氧化，其较大的比表面积会也会加剧这一氧化的过程。此外当废气中含有一些不相容的化学物质时，其不相容反应在活性炭的催化下也会加速。这些都是放热的过程，同样会引起活性炭的热积聚风险。

活性炭吸附是放热过程，有机物的吸附和氧化会释放出大量热量。对于一些成分复杂的化合物（可能会发生不相容的反应而放热），在活性炭表面上的吸附和反应会释放出大量的热量，尤其是如果废气中的化学品浓度很高时。其放热过程能否达到着火点取决于最终的热量平衡，即能否及时的将热量转移走。而在吸附过程中，热移出的方式主要靠对流。对流不利（风量较小）的时候，热量累计，碳床中的温度将升高到其着火温度，从而导致可燃废气混合物被点燃或活性炭自燃。

2、针对活性炭使用的建议

① 对于会产生高浓度有机废气的反应罐、贮罐、过滤器等设备，为避免与氧气形成爆炸性混合物，最好采用氮封系统保护，并以正压输送方式输送到废气总管。

② 确保有机废气的冷凝装置满足生产负荷，所有的废气组分必须经过有效的冷凝处理，降低有机气体浓度。不相容的废气应单独预处理后再排入吸附罐中吸附处理。

③ 活性炭选材：使用点火温度高，灰分低的活性炭作为吸附材料，并且及时更换。

④ 条件允许的话对吸附装置进行降温。

⑤ 定期检查处理装置、废气管路是否有不完整漏风的情况，要保证管路不漏气。

⑥ 吸附处理装置前的废气管路安装管路阻火器（阻爆轰型）；管路上(分段)安装泄爆片，废气缓冲罐上安装泄爆板，泄爆板要有固定装置。

⑦ 吸附装置内安装喷淋灭火装置，用来扑灭初期火灾（或者直接加装自来水管路）手动或自动开启。（也可以用蒸汽）

⑧ 在吸附床层安装温度探头，监测活性炭层的温度发现异常时及时处置。

⑨ 应急反应与人员培训。培训人员发生火灾时的应急处置能力，要能及时扑灭吸附处理装置的火灾，防止火灾蔓延。