黃 麗， 劉石彩， 朱光真， 楊 華

(1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)新技術(shù)研究所, 北京 100091; 2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所；生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實驗室；國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學(xué)工程重點開放性實驗室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點實驗室，江蘇 南京 210042)

活性炭；揮發(fā)性有機化合物；吸附；回收

TQ35；TQ424

活性炭對揮發(fā)性有機化合物的吸附回收研究進展

黃 麗1,2， 劉石彩2*， 朱光真1,2， 楊 華2

(1. 中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)新技術(shù)研究所, 北京 100091; 2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所；生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實驗室；國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學(xué)工程重點開放性實驗室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點實驗室，江蘇 南京 210042)

摘要：

關(guān)鍵詞：

活性炭；揮發(fā)性有機化合物；吸附；回收

隨著人們生活水平和生活質(zhì)量的不斷提升，對環(huán)境的要求越來越高，環(huán)境污染問題得到了廣泛重視。環(huán)境中存在的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)，主要來源于石油化工、造紙、印刷、涂料等行業(yè)，嚴重危害到人體健康及生態(tài)環(huán)境。2012年我國首部綜合性大氣污染防治規(guī)劃《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》中，明確提出要控制并治理揮發(fā)性有機污染物[1]。因此，對揮發(fā)性有機化合物的回收研究不僅有利于生態(tài)環(huán)境的保護，而且對社會的可持續(xù)性發(fā)展具有重大意義。

1揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的研究

1.1VOCs的定義

美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)對VOCs的定義[2]：VOCs是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，所有參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。而世界衛(wèi)生組織(WHO)對總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)的定義為：熔點低于室溫且沸點在50～260 ℃之間的揮發(fā)性有機化合物的總稱。由以上2個定義可知，VOCs是指在常溫下沸點為50～260 ℃的各種有機化合物。這些有機化合物的碳原子個數(shù)大多在15以下，在空氣中普遍存在并且濃度不高[1]。

1.2VOCs的來源

VOCs的來源廣泛，主要可以分為移動源和固定源2種。移動源主要是指飛機、汽車、輪船等以石油化工產(chǎn)品為主要燃料的交通工具所排放的尾氣；固定源主要是制藥、石油化工、印刷、造紙、涂料、黏合劑等工藝過程中產(chǎn)生的廢棄有機化合物。具體來說，制藥工業(yè)產(chǎn)生的VOCs主要是硫醇類、醇類、酚類、醚類、脂肪酸類等；石化工業(yè)產(chǎn)生的VOCs主要是醛類、醇類等；合成樹脂和橡膠工業(yè)產(chǎn)生的VOCs主要有硫醇類、醚類、有機鹵素衍生物等；油脂類產(chǎn)生的VOCs主要有胺類、酮類、脂肪酸等；溶劑類工業(yè)產(chǎn)生的VOCs主要有酮類、醚類、有機鹵素衍生物等[3]。

1.3VOCs的種類

VOCs種類繁多，目前已被鑒別出的有300多種，其中大氣環(huán)境中常見的VOCs種類主要有[4]：芳香烴(苯、甲苯、二甲苯等)、脂肪烴(丁烷、汽油等)、鹵代烴(四氯化碳、氯仿、氯乙烯、氟里昂等)、醇(甲醇、丁醇等)、醛(甲醛、乙醛等)、酮(丙酮等)、醚(乙醚等)、酯(乙酸乙酯、乙酸丁酯等)及多環(huán)芳烴等。

1.4VOCs的危害及回收意義

VOCs來源復(fù)雜，種類又非常多，危害十分嚴重，主要表現(xiàn)在3個方面。1)對環(huán)境的危害：VOCs是光化學(xué)反應(yīng)的前體，在陽光照射及合適的條件下，VOCs會與氮氧化物發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)，主要產(chǎn)生臭氧，形成光化學(xué)煙霧，造成光化學(xué)污染[5]。2)對生物的危害：VOCs大多具有難聞氣味，并對人的眼、鼻、喉、呼吸道和皮膚等產(chǎn)生刺激作用。3)致癌：許多VOCs都已經(jīng)被證明是致癌物或潛在致癌物。例如，苯在1993年時就被世界衛(wèi)生組織(WHO)認定為致癌物質(zhì)，高濃度的苯會引起頭痛、頭暈、惡心等癥狀[6]。

由于VOCs的污染問題關(guān)系到全世界的生態(tài)環(huán)境，很多國家已經(jīng)高度重視這個問題。在多年以前，美、日、歐盟等就已經(jīng)執(zhí)行了非常嚴格的關(guān)于VOCs的排放標準。我國對于VOCs的關(guān)注和控制治理開始時間比較晚，目前考慮的主要是如何解決VOCs帶來的污染, 而對于VOCs的回收關(guān)注并不多[7]。然而, 如果能夠有效地回收VOCs, 特別是高濃度、高價值的VOCs，將具有環(huán)境、健康、經(jīng)濟3方面的效益, 對推動我國經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展將產(chǎn)生重大意義。據(jù)統(tǒng)計，全國每年消耗的汽油和某些易揮發(fā)的化工原料在四千萬噸以上,按美國加州空氣資源委員會制訂的油品散發(fā)系數(shù)(加油站:2.54 g/L,煉油廠和油庫:2.97 g/L)計算，我國每年因揮發(fā)而損失掉的輕質(zhì)油大約為47萬t，若采取合適的方法進行油氣回收可減少損失約為4.35萬t，其價值約20億元人民幣[8]。

1.5常見的幾種VOCs處理技術(shù)

VOCs的處理技術(shù)[9-12]有很多，主要可以分為破壞技術(shù)和回收技術(shù)[13]。

破壞技術(shù)主要分為燃燒技術(shù)和生物技術(shù)。燃燒技術(shù)是指利用VOCs的可燃性性質(zhì)，在一定的溫度下將它通入到焚燒爐中燃燒，最終生成CO2和H2O，從而達到環(huán)境凈化的目的。然而在燃燒過程中易生成NOx，進而造成二次污染。生物技術(shù)主要是生物過濾法，操作成本很低，但是具有選擇性，操作條件較為苛刻[14]，是指在生物濾床中吸收VOCs的方法。生物濾床內(nèi)裝有能夠形成生物膜的填料，VOCs經(jīng)過濕度控制后進入生物濾床，然后生物膜上的生物在濾床里經(jīng)過一系列的新陳代謝作用將VOCs分解成CO2和H2O，從而凈化環(huán)境。

回收技術(shù)主要分為吸收技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)、吸附技術(shù)等，在實際工業(yè)應(yīng)用中通常是上述技術(shù)中的2種或2種以上相結(jié)合[14]。吸收技術(shù)是指將難揮發(fā)性或不揮發(fā)性的溶劑與VOCs充分接觸混合，然后將能夠溶于吸收劑的成分從廢氣中吸收分離出來。這種方法對吸收劑的選擇要求較高，吸收劑的回收處理也很麻煩，限制了其發(fā)展。冷凝技術(shù)是通過降低溫度將廢氣中的VOCs冷凝，從而達到分離的效果。該過程需要高壓低溫的條件，操作費用和設(shè)備費用均較高，故不常使用[15]。膜分離技術(shù)是指依據(jù)有機物蒸氣和空氣透過膜的能力不同從而將VOCs分離的方法，但是膜分離法通常需要較高的操作能力，投資費用較高，膜清洗難度大。吸附技術(shù)是指利用具有孔結(jié)構(gòu)的固體介質(zhì)(吸附劑)將VOCs吸附在其表面上，從而達到分離。常用的吸附劑有沸石分子篩、活性氧化鋁和活性炭等。活性炭的比表面積較大，吸附容量高，是應(yīng)用最廣泛的VOCs吸附劑[16]，被廣泛應(yīng)用于各種蒸氣的分離純化[17]和溶液的處理中[18]。目前活性炭吸附回收法已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點[19]。

2活性炭對VOCs的吸附回收研究

活性炭對VOCs的吸附回收就是利用活性炭的吸附性質(zhì)先將VOCs吸附在活性炭上，再利用變壓或變溫的方法將其從活性炭上解吸，從而達到活性炭的回收再利用。

2.1吸附回收芳香烴

芳香烴主要包括苯、甲苯和二甲苯等，主要來源于染色劑、黏合劑、清潔劑等，對生物的生長和生態(tài)環(huán)境有很大的危害。例如，苯已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織認定為致癌物質(zhì)[20]，長期接觸苯容易造成神經(jīng)系統(tǒng)和造血細胞損害，甚至引起白血病。

Asenjo等[21]用焦炭制得了活性炭，其比表面積為3 200 m2/g，并用來吸附溶液中的芳香烴化合物,此活性炭對苯的吸附值為860 mg/g，對甲苯的吸附值為1 200 mg/g，對苯和甲苯的混合物吸附值為1 200 mg/g，實驗結(jié)果表明比表面積大的活性炭能夠較好地吸附芳香烴化合物。高瑞英等[22]研究了活性炭吸附苯系物的影響因素，發(fā)現(xiàn)苯系物的物化性質(zhì)、初始濃度和氣流量均對吸附過程有一定的影響，由實驗結(jié)果可知,初始的濃度越大,透過時間越長時，透過曲線越陡；在苯系物初始濃度相同的情況下,二甲苯的透過時間最短，苯的透過時間最長。Liu等[23]使用活性炭從苯/氮的混合氣體中分離并回收苯，實驗進行的總時間為20 min,苯的回收率達到99 %。白洪亮[24]研究了改性后的活性炭對低濃度苯系物的吸附過程，同時，還深入研究了溫度、吸附壓力、流量等因素對苯脫除過程中的影響。實驗結(jié)果表明，當用10 %的酸、堿交替浸漬處理活性炭9 h后，活性炭對苯的吸附量最大；在此酸堿改性基礎(chǔ)上，如果再將活性炭浸漬在0.2 mol/L的Fe2+離子溶液中24 h，活性炭對苯的吸附能力會大大增強，活性炭對苯脫除時再生溫度250 ℃、再生時間120 min，苯的脫除效果最佳，可以滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求。

2.2吸附回收脂肪烴

脂肪烴類的主要代表物質(zhì)是丁烷、汽油等，如果能夠?qū)ζ溥M行回收再利用，將會給社會帶來巨大的經(jīng)濟效益，同時對環(huán)境也會起改善作用。劉曉敏等[25-26]以木屑為原料，通過磷酸活化法制備的正丁烷吸附活性炭，當孔徑分布在1.16～2.00 nm時對丁烷的活性起主要作用；當孔徑分布在0.5～1.0 nm時對丁烷的吸附性能影響最大；當孔徑分布在2.0～4.0 nm時對丁烷的工作容量有顯著影響。Huang等[27]提出了一種用于改善正丁烷吸附性能的新型復(fù)合吸附劑，并通過測定2種活性炭在硅酸鈉溶液中對丁烷的吸附，評估了丁烷的吸附等溫線和孔結(jié)構(gòu)特征。結(jié)果表明，這種新型復(fù)合吸附劑的堆積密度隨著硅酸鈉溶液濃度的增大而增大。正丁烷在這2種活性炭中的吸附量分別較初始活性炭增大了1.04倍和1.53倍。黃維秋等[28]研究了活性炭吸附汽油的動力學(xué)性能，結(jié)果表明，不同活性炭的飽和吸附時間差別不大，一般在40 min內(nèi)已經(jīng)達到或基本接近于飽和。低溫條件有利于活性炭對汽油的吸附，在20 ℃時新鮮活性炭的飽和吸附率為34 %，在30 ℃時則降為30 %。蔣劍春等[29]研究了丁烷吸附用顆?；钚蕴康闹苽洌瑢嶒灲Y(jié)果表明，孔徑分布在1.8～5 nm之間的活性炭,強度達到了96.95 %，丁烷工作容量達到了120 g/L。陸書明等[30]通過動態(tài)吸附解吸測試裝置，研究了4種顆?；钚蕴炕厥?20號溶劑汽油的性能。實驗結(jié)果表明，對汽油的吸附率最高的是具有高比表面積的木質(zhì)活性炭，而對吸附汽油的解吸回收得率最高的是具有大微孔孔徑的椰殼活性炭。

2.3吸附回收鹵代烴

常見的吸附回收的鹵代烴有四氯化碳、三氯甲烷、氯乙烯、氟利昂等。四氯化碳是典型的肝臟毒物，可以增加心肌對腎上腺素的敏感性，從而引起嚴重的心律失常。三氯甲烷有麻醉性，在濕氣或氧氣中與鐵接觸時會反應(yīng)生成劇毒的光氣。氯乙烯易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物。而人們所熟知的氟利昂極易破壞臭氧層。因此，鹵代烴的吸附回收意義重大。

利用活性炭或改性活性炭對四氯化碳和三氯甲烷的吸附回收研究較多，如彭敏[31]采用粉末狀活性炭吸附水中的四氯化碳,研究了活性炭投入量、吸附溫度、吸附時間等因素對吸附效果的影響。實驗結(jié)果表明,當加入的粉末狀活性炭為80 mg/L、吸附時間為120 min時,可以將0.02 mg/L的四氯化碳處理至生活飲用水衛(wèi)生標準限[32](0.002 mg/L)以下，并且該吸附過程主要是物理吸附,與Freundlich吸附等溫線模式相符合。安麗等[33]用活性炭纖維吸附水中的三氯甲烷，結(jié)果表明三氯甲烷吸附容量的大小與活性炭纖維的比表面積成正比。郭亞萍等[34]研究了在電場作用下活性炭對水中三氯甲烷的吸附特性，并測定了活性炭在不同電位下對三氯甲烷的吸附量。實驗結(jié)果表明，活性炭的吸附量與活性炭上所加的控制電位有關(guān)，活性炭的吸附量在陽極極化時增大，在陰極極化時減少，并且當初始濃度為100 μg/L的三氯甲烷溶液被活性炭吸附時，等量的活性炭在陽極極化下可以得到最大的吸附量，其吸附量數(shù)值是無電場時的1.6倍。夏啟斌等[35]研究了經(jīng)過不同的金屬改性后的活性炭對三氯甲烷和二氯甲烷吸附的影響，實驗中用浸漬法將4種不同的金屬離子負載在活性炭上制備改性活性炭，并測定了三氯甲烷和二氯甲烷這2種有機物在改性活性炭上的吸附透過曲線，探究了經(jīng)過不同金屬離子改性后的活性炭對三氯甲烷和二氯甲烷吸附性能的影響，結(jié)果表明，不同的金屬離子負載在活性炭上形成的改性活性炭對三氯甲烷和二氯甲烷的吸附能力有很大差異，具體的吸附能力大小為：Fe3+-AC>Mg2+-AC>Cu2+-AC>AC>Ag+-AC?；钚蕴吭谖交厥章纫蚁┖头旱塞u代烴方面也有不少研究，如在傳統(tǒng)氯乙烯尾氣回收裝置中，大多工廠采用顆粒活性炭作為吸附材料，工藝流程較為復(fù)雜。李守信等[36]采用活性炭纖維來代替顆?；钚蕴窟M行吸附工藝研究，在該吸附過程中，每千克氯乙烯脫附蒸氣的消耗量由原來的6 kg降低到1.5 kg，可以看出其脫附蒸氣的用量明顯降低，而且氯乙烯的質(zhì)量和回收率也大幅度增高，其回收率在90 %以上，尾氣排放在1 %以下。張文智等[37]研究了活性炭纖維氈吸附回收裝置對聚氯乙烯生產(chǎn)裝置尾氣中的氯乙烯吸附回收的過程，實驗結(jié)果表明氯乙烯回收率高于95 %，并且回收的氯乙烯單體質(zhì)量較好。王芳輝等[38]介紹了活性炭纖維是一種能夠有效吸附氟利昂的材料，比顆粒狀活性炭對氟利昂有更大的吸附量。

2.4吸附回收醇類

甲醇是VOCs中醇類的主要代表物。甲醇有較強的毒性，對人體的神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)影響最大，容易產(chǎn)生毒性反應(yīng)。工業(yè)酒精中含有大約4 %的甲醇，誤飲后會產(chǎn)生甲醇中毒。李立清等[39]研究了酸性改性后的活性炭對甲苯和甲醇的吸附性能影響。實驗過程中采用濃度均為1 mol/L的硝酸、鹽酸和硫酸3種酸分別對商業(yè)活性炭進行浸漬改性，然后對改性后的活性炭進行表征，結(jié)果表明，活性炭表面酸性含氧基團增加時，活性炭對甲醇的吸附量增大，而且，酸性改性活性炭的吸附量與總孔容、比表面積等有良好的線性關(guān)系。李立清等[40]在600、700、800 ℃下對活性炭進行微波輻照加熱改性，結(jié)果表明，隨著溫度逐漸升高，活性炭表面上的堿性基團逐漸形成，而酸性基團大量分解，經(jīng)微波改性后的活性炭對甲醇的吸附增強。

2.5吸附回收醛類

甲醛作為防腐劑廣泛應(yīng)用于建材、裝修和家具材料，并容易滲透到其內(nèi)部，致使在新裝建室內(nèi)空氣中甲醛的釋放量明顯增多。此外，甲醛對呼吸道黏膜有刺激性作用，長期慢性刺激容易誘發(fā)呼吸道炎癥。目前，甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸物質(zhì)。乙醛的化學(xué)性質(zhì)活潑，不僅經(jīng)常伴隨甲醛污染室內(nèi)空氣，造成生活中其他污染也很多，低濃度的乙醛會引起眼、鼻及上呼吸道刺激癥狀及支氣管炎；高濃度吸入尚有麻醉作用，表現(xiàn)有頭痛、嗜睡、神志不清及支氣管炎、肺水腫、腹瀉、蛋白尿肝和心肌脂肪性變；且對皮膚有致敏性?；钚蕴靠梢暂^好的吸收空氣中的甲醛、乙醛和其他有害氣體，目前針對活性炭吸附回收此類醛類的研究非常廣泛。

胡劉平等[41]通過研究活性炭吸附甲醛的影響，發(fā)現(xiàn)活化溫度為750～850 ℃并加以改性后的活性炭對甲醛的動態(tài)吸附率為90.6 %，是竹活性炭吸附率的4倍、是椰殼活性炭吸附率的1.5倍，表明這種活性炭可以有效吸附甲醛。王彬等[42]主要研究了硝酸改性后的活性炭對甲醛吸附性能的影響，重點研究了硝酸的濃度、浸漬比、浸漬時間和浸漬溫度等因素對甲醛吸附的影響。實驗結(jié)果表明，當硝酸為35 %、漬比為1：4、浸漬時間為24 h、浸漬溫度為30 ℃時，活性炭對甲醛的吸附量最大。蔡健等[43]對活性炭纖維進行表面改性，分別用HNO3、NH3-NH4Cl、H2O2等處理活性炭纖維表面，并經(jīng)過動態(tài)吸附試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用H2O2改性后的活性炭對甲醛的吸附效果最佳。劉治濤等[44]用酸、堿、殼聚糖等對活性炭表面進行了改性處理，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)活性炭表面上的堿性基團變化對乙醛的吸附有顯著影響，用殼聚糖和硫酸銅處理后的改性活性炭，比原活性炭對乙醛的吸附量增加了41.9 %。

2.6吸附回收酮類

酮類是VOCs的另一大類主要組成成分。酮類廣泛用于染料、有機溶劑、橡膠的生產(chǎn)過程中，普遍存在于建材裝修材料中，容易對人體造成嚴重危害。王永義等[45]研究了活性炭對廢水中環(huán)己酮的吸附影響，實驗結(jié)果表明，對于質(zhì)量濃度為2.0 g/L的環(huán)己酮廢水,在吸附過程中，當活性炭的最佳投入量為20 g/L、吸附pH值為5時，吸附量達到最大。伏廣龍等[46]研究了H2O2/Fe2+和活性炭在環(huán)嗪酮廢水處理中的作用，實驗結(jié)果最終確定在200 mL廢水中，當30 %H2O2投入量為0.4 mL、FeSO4·7H2O的投入量為0.3 g、氧化的pH值為4,吸附溫度為30 ℃、活性炭投入量為7 g、處理40 min時，其廢水化學(xué)需氧量的去除率為80.06 %。沈秋月[47]對不同沸點的幾種氣態(tài)有機物進行了吸脫附和冷凝回收過程研究，實驗結(jié)果表明，當丁酮的進口濃度為某一固定值時，隨著氣體流速的增大，穿透曲線變陡；在一定的流速下，隨著丁酮進口濃度的增大，活性炭層更容易被穿透，并且更容易達到吸附飽和,活性炭對丁酮的吸附容量在0.11～0.289 g/g范圍內(nèi)變化。

2.7吸附回收醚類

醚類是另一種危害環(huán)境的有機化合物，曾樂等[48]運用動態(tài)吸附法研究了5種活性炭纖維對乙醇和乙醚及模擬混合廢氣中的乙醇和乙醚的吸附性能過程,實驗測定， 5種活性炭纖維的特性比較如下：1)比表面積大小ACF-5>ACF-1>ACF-4>ACF-2>ACF-3；2)總孔容積大小ACF-5>ACF-4>ACF-1>ACF-3>ACF-2；3)微孔體積大小ACF-5>ACF-4>ACF-1=ACF-2>ACF-3；4)中孔體積大小ACF-5>ACF-4>ACF-1>ACF-3>ACF-2。實驗結(jié)果探究表明，比表面積較大、孔體積較大時，吸附效果更佳,在室溫、乙醚的質(zhì)量濃度為13.0 mg/L時，分別用ACF-1、ACF-2、ACF-3、ACF-4這4種活性炭纖維吸附乙醚，對乙醚的穿透吸附量和飽和吸附量分別為50～65 mg/g和301～344 mg/g；當模擬混合廢氣中乙醚的質(zhì)量濃度為11.6 mg/L、吸附時間為120 min時，ACF-5對乙醚的吸附量為223 mg/g，這是由于ACF-5的比表面積和孔體積均大于其他4種的比表面積和孔體積，因此ACF-5對乙醚的吸附量也會增大。胡娟等[49]考查了6種不同材質(zhì)不同活化方式的活性炭對低濃度甲基叔丁基醚(MTBE)的最大吸附量和在吸附過程中的影響。實驗結(jié)果表明，在低濃度范圍內(nèi)MTBE的初始濃度對活性炭的吸附容量沒有顯著影響。在相同初始濃度下，6種活性炭對MTBE的吸附能力大小為：JHBG1>1JHBG2>GCN830≥F300>YK>Bamboo，其中的2種國產(chǎn)竹炭(JHBG1和JHBG2)對MTBE的吸附量較其他幾種對MTBE的吸附量大。同時，經(jīng)過活性炭吸附容量數(shù)據(jù)估算，這6種活性炭對低濃度MTBE的最小理論耗炭量大小比較為：YK>Bamboo>GCN830>JHBG2>JHBG1,表明JHBG1和JHBG2這2種國產(chǎn)竹炭有較好的吸附性能。

2.8吸附回收酯類

酯類是另一類VOCs，其對環(huán)境和生物體的破壞力也非常強。例如，人體吸入乙酸乙酯會有咳嗽、頭暈、腹瀉等癥狀，誤服乙酸乙酯后人體會產(chǎn)生惡心、嘔吐等癥狀，長期接觸時可致角膜渾濁、白細胞增大等。

在活性炭對酯類的吸附研究過程中，張寶等[50]研究了活性炭的孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)及濕度對活性炭吸附乙酸乙酯過程的影響。結(jié)果表明，影響乙酸乙酯吸附的主要因素是活性炭的微孔(<1.70 nm)結(jié)構(gòu)，而活性炭表面的化學(xué)性質(zhì)對乙酸乙酯的吸附?jīng)]有明顯影響。在溫度為40 ℃、乙酸乙酯體積分數(shù)為0.30%時，2種椰殼活性炭對乙酸乙酯的飽和吸附量分別為0.31和0.28 g/g。在相對濕度低于40 %時，活性炭對乙酸乙酯的飽和吸附量仍然可以達到其在干燥條件下相應(yīng)值的90 %。同時，實驗結(jié)果表明該種新鮮活性炭可以反復(fù)循環(huán)用于乙酸乙酯的吸附并且不會改變其吸附性能。張彤等[51]研究了溫度、氣體流速、氣體濃度這3個因素對活性炭纖維吸附乙酸乙酯過程的影響。結(jié)果表明，對活性炭纖維的平衡吸附量影響最大的因素是溫度，溫度升高，平衡吸附量下降，且這3個因素對穿透層高度影響均不顯著。

3總 結(jié)

本文主要介紹了幾類揮發(fā)性有機化合物(VOCs)及其回收技術(shù)，簡述了活性炭在吸附回收VOCs方面的應(yīng)用，重點介紹了活性炭對芳香烴、脂肪烴、鹵代烴、醇類、醛類、酮類、醚類和酯類這幾類揮發(fā)性有機化合物的研究現(xiàn)狀。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的迅猛進步，人們對賴以生存的居住環(huán)境提出了更高的要求，對于VOCs治理的力度也會越來越大，同時治理VOCs的措施也會變得更加合理和有效。活性炭作為一種具有大比表面積的吸附劑，如果能夠具有更佳的吸附性能、尋找到行之有效的改性方法、加強吸附過程影響因素的研究，則必將在VOCs治理中發(fā)揮更重要的作用。

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Recovery and Adsorption of Volatile Organic Compounds by Activated Carbon

HUANG Li1,2, LIU Shi-cai2, ZHU Guang-zhen1,2, YANG Hua2

(1. Research Institute of Forestry New Technology,CAF, Beijing 100091, China; 2. Institute of Chemical Industry of Forest Products,CAF;National Engineering Lab. for Biomass Chemical Utilization;Key and Open Lab.of Forest Chemical Engineering,SFA;Key Lab. of Biomass Energy and Material,Jiangsu Province, Nanjing 210042, China)

Abstract:The definition,sources,sorts,harmfulness,and regeneration of volatile organic compounds(VOCs) were briefly introduced.VOCs meant carbon compounds which could react in atmospheric photochemical reactions, except CO, CO2, H2CO3, metal carbides, metal carbonates and ammonium carbonates. The sources of VOCs were mainly from the petroleum chemical industry as the waste gas mainly produced by fuel vehicles and technological process of organic compounds. They did serious harm to the environment. At present, the main treating technology contained damage and recovery, and the treatment of VOCs using activated carbon was a research hotspot. The adsorptions and recovery of several common organic compounds such as aromatic and fatty hydrocarbons,halogenated hydrocarbons, aldehydes, ketones, ethers and esters on activated carbon were introduced in this review.

Key words：activated carbon；VOCs；adsorption；desorption

doi:10.3969/j.issn.1673-5854.2016.01.010

收稿日期：2015-07-28

基金項目：中國林科院林業(yè)新技術(shù)所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金(CAFINT2014C09)

作者簡介：黃 麗(1991—),女，湖北黃岡人，碩士生，主要從事生物質(zhì)炭材料的制備及應(yīng)用研究 *通訊作者： 劉石彩，湖南人，研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事生物質(zhì)能源及活性炭研究； E-mail: lshicai@sina.com。

介紹了揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的來源、種類、危害、回收意義以及常見的回收技術(shù)。VOCs是指除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，所有參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物，主要來源于以石化產(chǎn)品為主要燃料的交通工具產(chǎn)生的尾氣和工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣等，會對環(huán)境造成嚴重危害。目前主要的處理技術(shù)有破壞技術(shù)和回收技術(shù)，其中活性炭吸附技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點。重點介紹了活性炭對芳香烴、脂肪烴、鹵代烴、醇類、醛類、酮類、醚類和酯類這幾種主要的VOCs的吸附回收技術(shù)及研究進展。

中圖分類號:

TQ35；TQ424

文獻標識碼:A

文章編號：1673-5854(2016)01-0050-07

·綜述評論——生物質(zhì)材料·