活性炭吸附回收VOCs技术和活性炭⼿册（包括原理、性质、吸附能⼒、吸附 容量、注意事项等）
活性炭吸附回收VOCs技术
近阶段，VOCs相关治理政策频频出台，本⽂分享介绍活性炭吸附回收VOCs（挥发
性有机物）技术和活性炭⼿册，内容如下：
【技术名称】活性炭吸附回收VOCs技术
【技术内容】
采⽤吸附、解析性能优异的活性炭(颗粒炭、活性炭纤维和蜂窝状活性炭)作为吸附
剂，吸附企业⽣产过程中产⽣的有机废⽓，并将有机溶剂回收再利⽤，实现了清洁
⽣产和有机废⽓的资源化回收利⽤。
废⽓风量：800~40000m3/h，废⽓浓度：3~150g/m3。
活性炭吸附回收技术是循环经济的⼀种良好应⽤，在不使⽤深冷、⾼压等⼿段下，
达到节能降耗的⽬的，同时使净化效率达到90%以上，显著减少了⼆氧化碳等温室
⽓体的排放，市场潜⼒巨⼤。
可⼴泛应⽤于包装印刷、⽯油、化⼯、化学药品原药制造、涂布、纺织、集装箱喷
涂及合成材料等⾏业有机废⽓的治理。
环保部发布的《挥发性有机物(VOCs)污染防治技术政策》中明确提出：
在⼯业⽣产过程中⿎励VOCs的回收利⽤，并优先⿎励在⽣产系统内回⽤;
感应门制作对于含⾼浓度VOCs的废⽓，宜优先采⽤吸附回收、冷凝回收技术进⾏回收利⽤，并
辅助以其他治理技术实现达标排放;
对于含中等浓度VOCs的废⽓，可采⽤吸附技术回收有机溶剂，或采⽤催化燃烧和热
⼒焚烧技术净化后达标排放;
对于含低浓度VOCs的废⽓，有回收价值时可采⽤吸附技术、吸收技术对有机溶剂回
收后达标排放;
不宜回收时，可采⽤吸附浓缩燃烧技术、⽣物技术、吸收技术、等离⼦体技术或紫
外光⾼级氧化技术等净化后达标排放。
【适⽤范围】
包装印刷、⽯油、化⼯、化学药品原药制造、涂布、纺织、集装箱喷涂及合成材料
等⾏业
典型案例
【案例名称】
⾼性能纤维⽣产线尾⽓吸附回收装置
【项⽬概况】
本项⽬包括⼆套碳氢清洗剂吸附-解吸附单元(回收⼯艺采⽤⼆级吸附);⼀套废⽔处理 单元。2012年9⽉开始进⾏产品设计，设备、安装后于2013年3⽉开车试运⾏。2013
年5⽉，经第三⽅检测，回收率达95%以上。
【主要⼯艺原理】
(1)吸附-解吸附系统
含溶剂的⽓体经过滤器去除其中的颗粒杂质冷却⾄35℃以下，进⼊第⼀个吸附器由
活性炭纤维进⾏⼆级吸附，经过⼆级吸附的后达标排放，⼀级吸附饱和的活性炭纤
维，⽤⽔蒸汽进⾏脱附，脱附出的溶剂和⽔蒸汽⼀起进⼊冷凝器进⾏冷凝⾄35℃以
下，箱体冷凝液经螺旋板冷凝器冷却⾄35℃以下，碳氢清洗剂和冷凝⽔⼀起进⼊分
层槽，经重⼒分层，上层的碳氢清洗剂液体⾃动溢流⾄储槽，然后经输送泵送出吸
附回收装置，下层的冷凝⽔排⼊废⽔处理系统。脱附结束后启动⼲燥风机进⾏降温
除湿，吹出的带有⽔汽的⼲燥风，与⼀级吸附后的⽓体混合，经过除雾装置除⽔后
进⼊⼆级吸附。以上过程均由PLC程序控制，⾃动切换，交替进⾏⼀级吸附、脱
附、⼲燥和⼆级吸附⼏个⼯艺过程的操作。
(2)系统废⽔处理单元
系统废⽔处理单元采⽤活性炭纤维吸附⽅法处理废⽔。达标⽔直接排放或作为循环
⽔补⽔。
【关键技术或设计创新特⾊】
在蒸汽管线上增加蒸汽流量计和⽓动调节阀，通过⾃动控制系统对解吸蒸汽的流量
进⾏控制，保证在解吸过程中蒸汽的流量和压⼒稳定，减少解吸时⾼压蒸汽对炭纤
维床层的冲击破坏。在控制⾯板上安装的积算仪可显⽰蒸汽瞬时流量和累计质量流
量。
解决了原⼯艺中⼲燥风不达标和⼲燥⽔雾处理问题，达到装置全程环保运⾏。
采⽤新型结构列管冷凝器，冷却效果更好。
图1 案例现场图
【主要技术指标】
本项⽬设备运⾏良好，处理能⼒2000m3/h；溶剂损耗量2吨/天。经第三⽅检验机构检
测，有机物去除率90~95%，系统回收率达95%，运⾏噪声不⼤于85dB。
【投资及运⾏效益分析】
【投资费⽤】本设备总投资约455万元。
【运⾏费⽤】
本项⽬年运⾏费⽤消耗约182.93万元(包括电耗、蒸汽消耗、更换吸附质、设备折
旧)。治理设备回收的有机溶剂直接回⽤于⽣产。
内衣生产
【⽤户意见】
本项⽬投运⾄今，各项技术指标优良，⽆任何环保事故。该项⽬带来了显著的经济
环境效益，是值得推⼴应⽤的⽰范⼯程。
光栅玻璃
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活性炭⼿册
⼀、活性炭过滤原理
活性炭的吸附能⼒与⽔温的⾼低、⽔质的好坏等有⼀定关系。⽔温越⾼，活性炭的吸附能⼒就越强；若⽔温⾼达３０℃以上时，吸附能⼒达到极限，并有逐渐降低的可能。当⽔质呈酸性时，活性炭对阴离⼦物质的吸附能⼒便相对减弱；当⽔质呈碱性时，活性炭对阳离⼦物质的吸附能⼒减弱。所以，⽔质的ＰＨ不稳定，也会影响到活性炭的吸附能⼒。cp780
活性炭的吸附原理是：在其颗粒表⾯形成⼀层平衡的表⾯浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使⽤初期的吸附效果很⾼。但时间⼀长，活性炭的吸附能⼒会不同程度地减弱，吸
附效果也随之下降。如果⽔族箱中⽔质混浊，⽔中有机物含量⾼，活性炭很快就会丧失过滤功能。所以，活性炭应定期清洗或更换。
活性炭颗粒的⼤⼩对吸附能⼒也有影响。⼀般来说，活性炭颗粒越⼩，过滤⾯积就越⼤。所以，粉末状的活性炭总⾯积最⼤，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随⽔流⼊⽔族箱中，难以控制，很少采⽤。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，⽔中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能⼒强，携带更换⽅便。
活性炭的吸附能⼒和与⽔接触的时间成正⽐，接触时间越长，过滤后的⽔质越佳。注意：过滤的⽔应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第⼀次使⽤前应洗涤洁净，否则有墨⿊⾊⽔流出。活性炭在装⼊过滤器前，应在底部和顶部加铺２～３厘⽶厚的海绵，作⽤是阻⽌藻类等⼤颗粒杂质渗透进去，活性炭使⽤２～３个⽉后，如果过滤效果下降就应调换新的活性炭，海绵层也要定期更换。
⼆、影响粒状活性炭应⽤的主要性质
应⽤粒状活性炭，尤其⼤量应⽤，最影响效果和成本的活性炭主要性质是：吸附量；压降或床层膨胀；抗磨性；⼤⼩、⽔分、灰分、pH值和可溶物。
应⽤较为⼤量的粒状活性炭都装在柱型设备中，就要讲究压降(压头损失)或床层膨胀，是设计炭柱的必
要因素。压降由微粒⼤⼩和⼤⼩分布所决定。床层膨胀由微粒⼤⼩、形状和⼤⼩分布以及微粒密度所决定。
⼤量使⽤粒状活性炭时，常加⽔以泵输送和以运输带脱⽔，因此要重视活性炭的损失量，讲求活性炭的抗磨性。
三、评价活性炭的吸附能⼒
吸附分液相吸附和⽓相吸附两类，液相吸附能⼒常以吸附等温线进⾏评价，⽓相吸附能⼒以溶剂蒸⽓吸附量评价。吸附等温线表⽰⼀定温度下吸附系统中被吸附物质的分压或浓度与吸附量之间的关系，即当保持温度不变，可测得平衡吸附量和分压或浓度间的变化关系。以剩余浓度为横轴，以活性炭单质量的吸附量为纵轴可绘出关系曲线。当保持分压或浓度不变，可测得平衡吸附量和温度间的变化关系，绘出关系曲线，即吸附等压线。由于在⼯业装置中少量成分吸附⼤致在等温状态下进⾏，所以吸附等温线最为重要和常⽤。溶剂蒸⽓吸附量表⽰⽓相吸附性能，可⽤颗粒活性炭的四氯化碳吸附率的测定为例，在规定的试验条件下，即规定的炭层⾼度、⽓流⽐速、吸附温度、测定管截⾯积、四氯化碳蒸⽓浓度的条件下，持含有⼀定四氯化碳蒸⽓浓度的混合空⽓流不断地通过活性炭，当达到吸附饱和时，活性炭试样所吸附的四氯化碳的质量与试样质量之百分⽐作为四氯化碳的吸附率。活性炭应⽤中对于吸附能⼒，最好⽤实际拟⽤的活性炭、操作的条件、具体的处理物进⾏评价测试。活性炭的吸
附量，即单位活性炭所吸附的吸附质的量，⼯业上也有称为活性炭的活性，活性有两种表⽰⽅法：静活性-----即通常所指的吸附剂达到平衡的吸附量。动活性----是指流体混合物通过活性炭床层，其中吸附质被吸附，经⼀些时间的运作，活性炭床层流出的流体中开始出现含有⼀定的吸附质，说明活性炭床层失去吸附能⼒，此时活性炭上已吸附的吸附质的量，就称为活性炭的活性。是设计⼤量的、经常的、重要的吸附系统所需的数据。
⽤液相等温线法测定活性炭吸附能⼒的标准实⽤⽅法，可⽤于测定原始的和再活化的和粉状活性炭的吸什能⼒。
四、活性炭⽐表⾯积和吸附能⼒的关系
⼀般来说活性炭的⽐表⾯积（BET）越⼤，吸附⼒也越⼤，但是有时候却不⼀定。 BET是⽤氮⽓或丁烷的吸附⽅法测出活性炭总表⾯积的应⽤参数。按理BET越⼤，吸附⼒就越⼤。可是在实际应⽤中这概念有局限性，因为活性炭的孔有⼤孔、中孔和微孔的区别，有时仅有部分的孔适合于某类⼤⼩吸附物的进⼊。在液相应⽤中，通常有机物的吸附值随分⼦量（分⼦⼤⼩）的提⾼⽽提⾼。直到分⼦⼤到不能进孔为⽌。最理想的活性炭是具有⼤量恰好稍⼤于吸附物分⼦的孔。孔太⼩，吸附物进不了；孔太⼤，使单位体积的表⾯积减少。在⽓相应⽤中，⼩分⼦被吸附进⼊微孔。这时总表⾯积的概念是合⽤的。⾄于活性炭对⾦属络合物的吸附，涉及化学键的形成，也不是BET越⼤越好。
五、活性炭在液相吸附中的应⽤
活性炭在液相中主要⽤于脱⾊精制，有时也⽤于捕集回收或分离。
液体⽤活性炭进⾏脱⾊精制时，除了脱⾊（即吸附除去在可见光波长内具有吸光性的物质）以外，同时还能够除去在可见光波长以外具有吸光性的物质，除去颜⾊的前躯物质，除去有臭味
的物质或调整⾹味，除去臭味的前躯物质，除去浑浊及可能导致浑浊的物质，除去起泡性物质，除去妨碍结晶的物质，除去胶体物质，除去对胶体有保护性的物质，除去⽣理性有害物质，以及除去促进产品变质的物质等，具有多种综合性的精制作⽤。
液相扩散速度⽐⽓相⼩得多，为了在短时间内获得吸附效果，因此常常使⽤粒度很细⼩的粉末状活性炭。但是，在处理量很⼤的场合，颗粒状活性的⽤例不断增加。因为其操作⽅便，容易再⽣。表3-6-4中列⽰了液相中使⽤活性炭的主要操作⽅式。羟乙基纤维素钠
六、活性炭在精制⽓体中的应⽤
精制⼯业⽤原料⽓体或⼯艺⽓体活性炭⽤于精制多种⼯业⽤原料⽓体或⼯艺⽓体，以除去它们中所含有的各种杂质，提⾼纯度和使⽤价值。表3-6-1中列⽰了⽤活性炭精制的⼀些⽓体名称以及要除去的杂质成分。
由表3-6-1可见，⽤活性炭精制⽓体是将⼩分⼦、低沸点⽓体中的少量⼤分⼦、⾼沸点的⽓体除去。
七、活性炭在液相吸附中的应⽤ --⽔处理
⽔处理⽔处理是活性炭应⽤⼴，潜⼒最⼤的部门。饮⽤⽔的质量直接关系⼈体健康；排⽔及废⽔处理与否对地球⽔环境有重⼤影响。发达国家活性炭⽤量的50%以上与⽔处理有关；我对⽔质重视程度也逐渐增加。
（1）处理上⽔（⾃来⽔）：上⽔⽤活性炭处理的⽬的是提⾼⽔质，除去臭⽓、臭味、腐殖质、油类、农药、洗涤剂等对⼈体有害的物质。
（2）处理⽣产⽤⽔：活性炭在处理各种⽣产⽤⽔中获得⼴泛应⽤。如在酿造业、清凉饮料业及制冰业，使⽤活性炭除去地下⽔中的颜⾊、臭味、胶体物质、洗涤剂、农药及其他有机物质，或者除去⾃来⽔中的游离氯⽓、臭味等；电⼒、化学等⼯业部门⽤活性炭处理锅炉⽤⽔及锅炉回流⽔的脱油；医药⼯业⽤活性炭除去⽔中的致热源；电⼦⼯业使⽤活性炭制取超纯⽔；海运业使⽤活性炭制造饮⽤⽔；⽔族馆中⽤活性炭除去⾃来⽔中的氯⽓等。
此外，活性炭还⽤于保护离⼦交换树脂，净化⼯⼚的循环⽤⽔等。
（3）处理⽣产废⽔：各种⽣产过程中排出的废⽔，含有不同的杂质，但⽐较单纯，易于进⾏处理。因
此，应该处理以后再排放或者循环使⽤。
（4）处理下⽔（污⽔）：下⽔是各种废⽔汇集成的污⽔，成分极其复杂。进⾏处理时，通常将凝聚沉淀法（物理法）、活性炭泥法（⽣物法）与活性炭吸附法配合使⽤，以提⾼处理效果，降低处理成本。活性炭处理通常和⽣物法配合使⽤，或置于其后作为终级处理。经过处理，可以除去颜⾊、农药、洗涤剂、臭味，以及BOD、COD、TOC等杂质，作为⼯农业⽤⽔⽽再次利⽤或排放。
⼗⼀、活性炭在液相吸附中的应⽤
其他液相精制除了⽔处理以外，活性炭还在制糖、⾷品、酿造、医药、化⼯等许多部门的液相精制中具有⼴泛的⽤途。表3-6-5中列举了⼀些觉见的⽤例。
包括甲烷等分⼦量⼩的烃类物质在内的组分所饱和，但是随着吸附时间的延长，由于活性炭具有对分⼦量⼤的同族化合物吸附能⼒⼤的特性，所吸附的甲烷等低级烃类逐渐被分⼦量⼤的⼰烷、戊烷等置换出来。结果，活性炭中吸附保留的主要是汽油组分，⽽甲烷、⼄烷、丙烷之类分⼦量⼩的组分则穿过活性炭层，保存在⽓相中，从⽽达到分离的⽬的。⼜如，利⽤压⼒循环吸附法，可以使⽤活性炭将空⽓中的氧⽓和氮⽓分开；利⽤活性炭吸附法，能从煤⽓中分离出苯，能从反应产物中进⾏同分异构体的分离等等。
⼗四、活性炭应⽤注意事项
溶剂回收
1、运输与装卸：活性炭在运输过程中，不得⽤铁钩拖拽，应防⽌与坚硬物质混装，不可强烈振动、磨擦、踩、砸，严禁抛掷，应轻装轻卸，以减少炭粒破碎，影响使⽤。
2、储存：应储存于阴凉⼲燥处，防⽌内外包装袋破裂，防⽌受潮和吸附空⽓中其它物质，影响使⽤效果。严禁与有毒有害⽓体或易挥发物质混放，存放要远离污染源??
3、严禁⽔浸：活性炭属于多孔性吸附类物质，所以在运输、储存和使⽤过程中，都要绝对防⽌⽔浸，因⽔浸后，⽔填充了活性孔隙，减少了活性炭⽐表⾯与⽓体的直接接触，严重影响使⽤效果。
4、防⽌焦油类物质：在使⽤过程中，应禁⽌焦油类粘稠物质进⼊活性炭床，以免堵塞活性炭孔隙或遮盖了活性炭展开表⾯，使⽓体不能与活性炭展开表⾯接触，失去应⽤效果，如⽓体中含有此类物质，应在⽓体进⼊活性炭床前进⾏清除（最好有除焦设备）以达到好的应⽤效果。
5、防⽕：活性炭在储存或运输时，防⽌与⽕源直接接触，以防着⽕。活性炭再⽣时避免进氧并再⽣彻底，再⽣后必须⽤蒸⽓冷却降⾄800℃以下，否则温度⾼，遇氧，活性炭⾃燃。
6、使⽤：装填时应先筛去因搬运产⽣的碎粒与粉尘。然后层层均匀铺开，不得从进料孔处直接倒⼊，以免使⼤⼩颗粒装填不均，最终造成⽓体偏流，影响使⽤效果。装填结束，开车前应先吹空，吹出活性炭表⾯粘附粉尘，避免开车后粉尘带⼊后⼯段⽽影响正常⽣产。
7、安全需知：湿的活性炭需要从空⽓中除去氧，在安全密闭的容器内氧的消耗会造成有毒的环境，假如⼯⼈进到含有活性炭的容器内适当取样或低含氧空间作业，应遵守国家相关标准及作业规范。
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