活性炭用于吸附VOCs廢氣的十大問題
眾所周知，活性炭吸附工藝是VOCs治理行業(yè)里使用最為廣泛和簡便的治理工藝，其主要為通過活性炭的自然吸附能力吸附廢氣，當(dāng)吸附飽和后，活性炭脫附再生或交給專業(yè)危廢公司處理。關(guān)于活性吸附工藝對活性炭品質(zhì)的要求，生態(tài)環(huán)境部其實在前段時間有官方回復(fù)，如生態(tài)環(huán)境部：關(guān)于用于VOCs吸附的活性炭碘值問題的回復(fù)，此外，本站陸續(xù)分享了多篇活性炭吸附工藝的一些技術(shù)經(jīng)驗，如VOCs廢氣吸附治理中優(yōu)質(zhì)活性炭如何判別？、活性炭吸附VOCs治理工藝設(shè)計很簡單嗎？等，雖然活性炭吸附工藝很簡便實用，但其中存在的問題我們還需要進(jìn)一步正式，但回歸原點，任何VOCs治理工藝都有其適用范圍。
來看看吸附過程：
1.分子直徑大于孔的直徑，由于空間位阻，分子不能入孔，因此不吸附；
2.分子直徑等于孔的直徑，吸附劑的捕捉力很強(qiáng)，非常適合低濃度吸附；
3.分子直徑小于孔的直徑，孔內(nèi)發(fā)生毛細(xì)管冷凝，吸附容量大；
4.分子直徑遠(yuǎn)小于孔的直徑，吸附分子很容易解吸，解吸速率高，低濃度下的吸附量較小。
國內(nèi)運(yùn)用活性炭吸附的治污工藝設(shè)備，制造其的環(huán)保公司對設(shè)備的除污參數(shù)，基本上都會提到這類設(shè)備的除污效率達(dá)到90% 以上， 但是事實呢? 經(jīng)專家和實驗數(shù)據(jù)表明，在實際除污應(yīng)用過程中，除污效率達(dá)到90%以上只是理論值。但是，在不同的工作環(huán)境下，其除污效率遠(yuǎn)比這個理論數(shù)值低。那這是什么原因呢？
活性炭的吸附作用，主要是與活性炭的結(jié)構(gòu)有關(guān)?；钚蕴勘砻嬖油ㄟ^絡(luò)合作用、氫鍵、離子交換等多種方式結(jié)合起作用?；钚蕴侩m然吸附速率快，但對有機(jī)氣體吸附的選擇性低，同時，活性炭對有機(jī)氣體的吸附過程也受多種因素的影響，主要包括溫度、工作環(huán)境濕度、水霧、酸度、灰塵及被吸附氣體之間的相互作用等。
1、吸附量小
物理吸附存在吸附飽和問題，隨著吸附劑的消耗，吸附能力也變?nèi)?，使用一段時間后可能會出現(xiàn)吸附量小或失去吸附功能，不適用于高濃度廢氣。吸附時，存在吸附的專一性問題，對混合氣體，可吸附性會減弱，同時也存在分子直徑與活性炭孔徑不匹配，造成脫附現(xiàn)象；更為明顯的是，從原理上看活性炭吸附只是將有毒害氣體轉(zhuǎn)移，并沒有達(dá)到分解有害氣體的功效。
2、溫度影響
在通常情況下，活性炭吸附設(shè)備在溫度方面，一般要求廢氣的溫度低于40℃，25℃的吸附條件比較好，原則上需要對VOCs 氣源進(jìn)行冷卻才能達(dá)到這個溫度，而在實際的工作環(huán)境中很難做到恒溫吸附VOCs,如果廢氣的溫度超過400℃，活性炭的吸附效率就會急速下降。而且，當(dāng)活性炭吸附一定量的VOCs 后暫停工作，則已經(jīng)吸附VOCs 的活性炭會因氣溫或氣壓的改變又釋放脫附VOCs。
溫度對VOCs吸附影響關(guān)系圖
3、相對濕度影響
相對濕度也會對活性炭吸附設(shè)備的 吸附效率產(chǎn)生影響。
VOCs在不同濕度下的吸附效果
從我國華南地區(qū)的一個沿海大省氣象局發(fā)布的環(huán)境數(shù)據(jù)看到，自2016年4月，該省白天氣溫已經(jīng)出現(xiàn)30℃以上的溫度，甚至在7-9月份，頻繁地出現(xiàn)白天氣溫超過35℃的極端氣候，碳箱蓄熱近50℃。另外，該省自2016年3月開始，平均濕度長期超過70%了。再加上企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs 的溫度長期偏高，所含的濕氣也超過了50%。因此，室外環(huán)境條件和廢氣環(huán)境條件共同作用下，導(dǎo)致了活性炭吸附效率大為降低?；钚蕴课皆O(shè)備的整體吸附效率不到其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的50%?？上攵谶@種情況下，排出的氣體，所含的VOCs肯定是超出了國家規(guī)定的可排放標(biāo)準(zhǔn)，直接對大氣產(chǎn)生了污染。
4、氣壓影響
活性炭吸附VOCs過程，如果從低濃度向高濃度吸附，需要確?；钚蕴吭谪?fù)壓環(huán)境下才能進(jìn)行，在工廠生產(chǎn)實際應(yīng)用中，設(shè)備不可能不停運(yùn)作。當(dāng)停止工作不再形成負(fù)壓的環(huán)境，活性炭已經(jīng)吸附的VOCs會脫附釋放，再次污染環(huán)境。
5、酸性氣體影響
活性炭表面酸性與吸附平衡有著密切的關(guān)系?；钚蕴勘砻嫠嵝栽黾樱瑒t對酸性及中性有機(jī)物的吸附能力大幅降低，而大部分VOCs均顯酸性。
6、粉塵影響
活性炭對VOCs 的吸附則主要受活性炭比表面積、孔徑大小等物理特性的影響。因為活性炭的吸附是無選擇性的，除了吸附VOCs,也會吸附粉塵，隨著活性炭表面粉塵量的增加，活性炭的微孔被堵塞，比表面積降低，降低活性炭對VOCs的吸附能力，致使活性炭“中毒”失活。
7、企業(yè)易造假，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險
活性炭雖然便宜，但使用活性炭吸附法處理VOCs達(dá)標(biāo)排放實際運(yùn)維費(fèi)用是十分高昂的，同時自然吸、脫附管理難、適用性受多種因素影響，不適合含粉塵、水汽、乳狀物等廢氣處理，難穩(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。且大量飽和后的活性炭處理更耗費(fèi)巨大，該方法僅是將污染物吸附轉(zhuǎn)移，如對飽和后活性炭轉(zhuǎn)移過程無嚴(yán)格把關(guān)跟蹤，則極易造成二次污染。但因前期投資少，企業(yè)自然選用較多，現(xiàn)雖監(jiān)管難（炭箱內(nèi)沒有活性炭，活性炭設(shè)施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭選用與實際設(shè)計不符，使用量過少等），但環(huán)保部門終會有所行動的，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險。而且容易造假應(yīng)付環(huán)保管理。（如：炭箱內(nèi)沒有活性炭，活性炭設(shè)施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭實際工程與設(shè)計不符，使用量過少等。）
圖為廣東某企業(yè)僅放少許活性炭并長期不更換、造假
6月12日，督查組對北京市東城區(qū)典盛經(jīng)貿(mào)有限公司現(xiàn)場檢查時發(fā)現(xiàn)，該公司調(diào)漆房作業(yè)期間門窗敞開，廢氣直排，VOCs收集處理設(shè)施閑置；打磨、拋光工序無抑塵設(shè)施；噴漆房底棉、活性炭長期未更換；大量廢機(jī)油濾芯、廢機(jī)油桶、廢漆桶堆放在維修車間未轉(zhuǎn)移處置。督查組已將檢查發(fā)現(xiàn)的問題移交當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門調(diào)查處理。
有機(jī)廢氣處理設(shè)施內(nèi)部無活性炭吸附裝置
6月14日夜，督查組對濟(jì)南市長清區(qū)濟(jì)南藝高數(shù)控機(jī)械有限公司現(xiàn)場檢查時發(fā)現(xiàn)，該公司噴漆房中漆霧和有機(jī)廢氣未經(jīng)過濾棉和活性炭吸附直排，廢氣處理設(shè)施中有大量粉塵，活性炭吸附裝置未安裝到位。督查組已將檢查發(fā)現(xiàn)的問題移交當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門調(diào)查處理。
廢氣治理設(shè)施無活性炭
8、使用過后的廢活性炭是危險廢物
性炭形狀不定，通常是黑色粉末狀或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀，通過加工處理所獲得。由于活性炭本身具有的吸附性能，能夠吸大多數(shù)大氣污染物，吸附效率較為理想，因此在生活中常被當(dāng)作吸附劑使用?；钚蕴勘旧聿痪邆湮ｋU性，因此被拋棄的純活性炭不屬于危險廢物。
吸附VOCs后的廢活性炭是不是危廢？
根據(jù)《國家危險廢物名錄》中關(guān)于HW12、HW49大類危險廢物的定義，涂裝行業(yè)和化工行業(yè)的吸附VOCs后的廢活性炭（以下簡稱“VOCs廢活性炭”）可明確認(rèn)定為危險廢物；
那么有的企業(yè)要問了：“我們不涉及上述兩個行業(yè)，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs活性炭可不可以按一般固廢的要求處置呢？”答案是：絕對不行。
可見，其他行業(yè)的VOCs廢活性炭屬于HW49其他廢物900-041-49的描述“含有或沾染毒性、感染性危險廢物的過濾吸附介質(zhì)”，故也應(yīng)該被認(rèn)定為危險廢物。
VOCs廢活性炭也沒有在危險廢物豁免管理清單之列。
可以確認(rèn)，VOCs廢活性炭不存在豁免情形，而是直接按照危險廢物進(jìn)行管理。
9、后期處理及其麻煩
產(chǎn)生了VOCs廢活性炭該如何處理？
首先，廢活性炭的管理計劃必須向環(huán)保部門備案。
其次，企業(yè)不得擅自處置廢活性炭。
最后，企業(yè)必須委托具資質(zhì)單位或個人進(jìn)行處置。
禁止將廢活性炭交給供貨商帶回。（這是實務(wù)工作常見的違法情形）
違法處置VOCs廢活性炭，該承擔(dān)民事、行政、刑事責(zé)任。
10、安全性低
雖然活性炭吸附技術(shù)的設(shè)備相對簡單，只需將一定量的活性炭顆粒固定在載體上就可以使用，且活性炭吸附在VOCs的穩(wěn)定氣流中，短時間內(nèi)活性炭橫截面積的吸附效果也顯著，但是，對于源源不斷的廢氣氣流，這只是很小的一部分吸附，容易達(dá)到飽和，對于總體的吸附效率很低；再者，對廢氣中的臭氧、氮氧化物需要特種吸附材料吸附，常用的活性炭吸附材料不能滿足。此外，由于VOCs絕大部分是易燃、易爆的化合物，VOCs處理工程在設(shè)計時要充分考慮安全。
總結(jié)：
1、活性炭吸附量小，不適用于高濃度以及混合氣體廢氣
2、活性炭吸附只是將有毒害氣體轉(zhuǎn)移，并沒有達(dá)到分解有害氣體的功效。
3、 運(yùn)維費(fèi)用十分高昂。
4、 受溫度、濕度、氣壓、PH值及粉塵的影響極大，難穩(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。
5、 企業(yè)易造假，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險。
6、使用過后的廢活性炭是危險廢物。
7、后期處理及其麻煩。
8、安全性低，易燃易爆
來源：網(wǎng)絡(luò)，VOCs減排工作站再編輯。
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