活性炭是以煤、木材、木屑、果壳、合成树脂或共聚物等为主要原材料,经炭化、活化或热解等工艺制成的多孔性吸附剂。它的内部孔隙结构发达、比表面积大、表面化学基团丰富,具有物理吸附和化学吸附的双重特性,能够有选择地从气相或液相中吸附各种物质,吸附能力强,还具有解毒作用,当使用失效后能够再生,实现循环使用。
1.吸附原理
(1)依靠自身独特的孔隙结构
活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔,1克活性炭材料中微孔,将其展开后表面积可高达800-1500平方米,特殊用途的更高。也就是说,在一个米粒大小的活性炭颗粒中,微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达,如人体毛细血管般的孔隙结构,使活性炭拥有了优良的吸附性能。
(2)分子之间相互吸附的作用力
也叫“凡德瓦引力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响,但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力,当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满活性炭内孔隙为止。
一、水膜除尘+活性炭吸附
水膜除尘器,顾名思义,它比以往的除尘器多了一层很重要的水膜,水膜的生成也是非常简单的,吸收的烟尘在它的器壁表面上从上面流动到下面的过程中生产的。不需要任何其它的成本,烟气在器壁内不停的旋转就会产生相应的惯例,最终把烟气和尘粒排放除去。水膜除尘器在空气除尘当中应用非常普遍,它通过在除尘器内壁形成的水膜将空气中的粉尘与杂质吸附,从而使空气得到有效净化。
(1)结构
由内筒、外壳、螺旋导流片、灰斗、溢流筒、供水管路、排污管等组成。
除尘器属于湿式除尘设备,将除尘循环水配制成碱性液,即可同时实现除尘和脱硫的功能,此点优于干式除尘设备。
(2)工作原理:含尘气体由筒体下部顺切向引入,旋转上升,尘粒受离心力作用而被分离,抛向筒体内壁,被筒体内壁流动的水膜层所吸附,随水流到底部锥体,经排尘口卸出。水膜层的形成是由布置在筒体的上部几个喷嘴、将水顺切向喷至器壁。这样,在筒体内壁始终覆盖一层旋转向下流动的很薄水膜,达到提高除尘效果的目的。
二、干式过滤除尘+活性炭吸附
1.干式过滤除尘器
(1)结构
主要由上部箱体、中部箱体、下部箱体(灰斗)、清灰系统和排灰机构等部分组成。
(2)原理
干式过滤器是利用物理过滤原理来去除空气中的颗粒物质。空气中的颗粒物质在经过干式过滤器时,会受到惯性和重力的作用,从而被分离出来。当空气通过过滤器时,由于过滤器内部的构造和设计,会使空气流动的方向发生改变,从而导致颗粒物质的惯性作用。这些颗粒物质会沿着空气流动方向的惯性 方向运动,并与过滤器内壁碰撞,最终被分离出来。同时,由于颗粒物质的重量大于空气分子的重量,所以它们也会受到重力的作用,向下沉降。当它们与过滤器内壁碰撞时,就会被分离出来。这样,空气中的颗粒物质就被有效地去除了。
三、活性碳吸附+催化燃烧法
催化燃烧法的原理,可以从字面上理解,它是在有催化剂作用下的一种燃烧方法,通过这种燃烧将VOCs氧化为二氧化碳和水。催化燃烧法不但可以处理VOCs,也可以消除恶臭。
催化燃烧法与热力燃烧法有许多不同,由于催化剂的参与,这种燃烧是无火焰的低温燃烧,一般温度在300~500°C,燃烧也几乎不产生氮氧化物。
催化燃烧法使用的催化剂多为贵金属催化剂。为了避免催化剂堵塞和中毒,需要对进入催化燃烧装置前的废气进行预处理,去除粉尘、液滴及有害组分。
进入催化剂的废气必须达到起燃温度,催化反应才能进行,因此必须对废气进行预热。
常规催化燃烧装置包括催化反应器、热交换器和加热器。
在热交换器中,燃烧后的废气与燃烧前的废气进行间接热交换,回收热量的同时降低排放尾气温度。被加热后的待处理废气,再通过电加热器进一步预热至起燃点。
另一种通过蓄热式换热器进行加热的催化燃烧装置,叫做蓄热催化燃烧装置,简称RCO。它的整体结构类似于RTO,增加了蓄热室、换向系统等,系统更为复杂,但是热回收率更高,可以降低运行能耗。适用的VOCs浓度更宽。