活性炭吸附+等離子一體化處理系統(tǒng)對VOCs的凈化效率和去除率受到眾多因素的影響,包括系統(tǒng)自身因素,例如吸附劑和催化劑的選擇、等離子體的產生方式、電源電壓和放電功率等,以及一些外在因素,如處理時間、處理氣體組成和進氣方式、待處理污染物性質等。以下對幾個主要因素進行分析和討論。
1 吸附劑的選擇
吸附劑在高效能的吸附處理過程和后續(xù)的等離子體處理中起到至關重要的作用。因此,需要選擇合適的吸附劑種類和結構。吸附劑在工業(yè)上用途廣泛,性能差異大。與其他吸附劑比較,活性炭具有較大的比表面積和極其發(fā)達的微孔。然而目前我國生產的活性炭存在諸多問題,包括質量差、壽命短、再生率低等,在有機廢氣的處理中并非最優(yōu)吸附劑。蜂巢狀吸附板和沸石轉盤,也是由不同含量和成分的黏合劑與沸石組成。其優(yōu)勢在于蜂巢狀催化劑的開放面積相對較大,壓力降遠低于傳統(tǒng)填充顆粒催化,更適用于高通量空氣的處理。而且許多研究表明蜂巢狀吸附劑的吸附速率要高于其他吸附劑,可再生性能更優(yōu)。蜂巢板吸附劑在低濃度、高流速的VOCs方面具有獨特的優(yōu)勢,當活性炭吸附+等離子一體化凈化系統(tǒng)存在嵌有沸石的蜂巢板吸附劑時,VOCs的去除率和處理效率得到顯著提升。
2 處理氣體的種類
處理氣體的流向、種類和流速對VOCs的降解效率也會產生較大的影響。以空氣和氮氣為等離子體解吸的背景氣體,在順流和逆流的條件下對吸附劑富集的甲苯進行10min的等離子體進行處理。當空氣逆流時,吸附甲苯濃度最大值約為順流情況下的7.8倍。在氮氣情況下,逆流吸附甲苯濃度約為順流的2倍。并且逆流中達到解吸峰值的時間只是順流時間的1/2。這說明甲苯在空氣中較氮氣更容易解吸,逆流效果比順流效果更佳。
3 放電處理時間
吸附-等離子體凈化系統(tǒng)的處理時間分為兩部分:吸附時間和脫附再生時間。吸附時間通常與廢氣性質和吸附材料有關,以吸附臨界飽和值為標準。最初隨著時間的增加,吸附劑能夠吸附大部分VOCs,當接近吸附飽和時,去除效果持續(xù)下降,最終喪失吸附能力。
4 污染物種類和濃度
VOCs可分為兩種:一種是高轉化率VOCs,包括乙醇、異丙醇(IPA)、丙二醇甲醚(PGME)、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)等;另一種是低轉換率VOCs,包括丙酮、甲苯、間二甲苯、十氫化萘等。值得注意的是高轉化率的VOCs分子通常含有C—O鍵。由于不同VOCs中的碳原子數目不同,所以通常用碳當量VOCs濃度表示VOCs的去除效率,這一值一般隨VOCs濃度的增加而減小。