气态污染物的吸附净化技术与设备：生态背景下的环境治理与修复

（一）气态污染物的吸附净化工艺

吸附净化工艺过程常采用两个吸附器，一个吸附时另一个脱附再生，以保证工艺过程的连续性。经吸附器吸附后的气体，直接排出系统。吸附剂再生时采用水蒸气作为脱附气体，水蒸气将吸附在表面的VOCs（volatile organic compounds）脱附并带出吸附器，再通过冷凝将VOCs提纯回收。脱附气体也可以进行催化燃烧处理，这就是吸附浓缩—催化燃烧工艺，此时脱附气体应为热空气。图3-2为吸附法净化VOCs的典型工艺流程。

图3-2　吸附法净化VOCs的典型工艺流程

吸附净化工艺按吸附剂在吸附器中的工作状态可分为固定床、移动床及沸腾（流化）床吸附过程。按操作过程的连续与否，可分为间歇吸附过程和连续吸附过程。

1.固定床吸附工艺流程

在废气治理中最常用的是将两个以上固定床，组成一个半连续式吸附工艺流程，如图3-3所示。废气连续通过床层，当一个达到饱和时，就切换到另一个吸附器进行吸附，而吸附达到饱和的吸附床则进行再生和干燥、冷却，以备重新使用。

图3-3　半连续式吸附工艺流程

2.移动床吸附工艺流程

移动床吸附工艺流程如图3-4所示。控制吸附剂在床层中的移动速度，使净化后的气体达到排放标准。吸附气态污染物后的吸附剂，送入脱附器中进行脱附，脱附后的吸附剂再返回吸附器循环使用。该流程的特点是吸附剂连续吸附和再生，向下移动的吸附剂与待净化气体逆流（或错流）接触进行吸附。

图3-4　移动床吸附工艺流程图

1-料斗；2-吸附器；3-风机；4-传送带

3.流化床吸附工艺流程

流化床吸附工艺流程如图3-5所示。吸附剂在多层流化床吸附器中，借助于被净化气体的较大的气流速度，使其悬浮呈流态化状态。

图3-5　流化床吸附工艺流程图

1-料斗；2-多层流化床吸附器；3-风机；4-皮带传送机；5-再生塔(www.xing528.com)

（二）气态污染物的吸附净化设备

1.吸附净化设备的类型

吸附净化设备，按吸附操作的连续与否可分为间歇吸附、半连续吸附和连续吸附；按照吸附剂在吸附器中的工作状态，吸附设备可分为固定床吸附器、移动床吸附器、流化床吸附器和旋转床吸附器等类型。按吸附床再生的方法又可分为升温解吸循环再生（变温吸附）、减压循环再生（变压吸附）和溶剂置换再生等。

2.几种吸附净化设备的结构

（1）固定床吸附器

固定床吸附器是一种最古老的吸附装置，但目前仍然应用最广。固定床吸附器内的吸附剂颗粒均匀地堆放在多孔支撑板上，成为固定吸附剂床层，仅是气体流经吸附床，根据气流流动方向的不同，固定床可分为立式、卧式和环式三种。其中一段式固定床层厚为1m左右，适用于浓度较高的废气净化，其他形式固定床层厚约为0.5m，适用于浓度较低的废气净化。由于固定床吸附器的结构简单、工艺成熟、性能可靠，特别适用于小型、分散、间歇性的污染源治理。

（2）移动床吸附器

移动床吸附器内固体吸附剂在吸附床上不断的移动，一般固体吸附剂是由上向下移动，而气体或液体则由下向上流动，形成逆流操作。吸附剂在下降过程中，经历了冷却、降温、吸附、增浓、汽提、再生等阶段，在同一装置内交错完成了吸附、脱附过程。如果被净化气体或液体是连续而稳定的，固体和流体都以恒定的速度流过吸附器，其任一断面的组分都不随时间而变化，即操作达到了连续与稳定的状态。适用于稳定、连续、量大的废气净化。其缺点是动力和热量消耗较大，吸附剂磨损严重。

（3）流化床吸附器

在流化床吸附器内，废气以较高的速度通过床层，使吸附剂呈悬浮状。流化床吸附器的吸附段和脱附段设在一个塔内，塔上部为吸附工作段，下部为脱附工作段。气体混合物从塔的中间进入吸附段，与多孔板上较薄的吸附剂层逆流接触，吸附剂颗粒通过溢流管从上一块板位移到下一块板。经再生的吸附剂由空气提升到吸附段顶部循环使用，这种流化床的缺点是由床层流态化造成的吸附剂磨损较大，动力和热量消耗较大，吸附剂强度要求高。与固定床相比，流化床所用的吸附剂粒度较小，气流速度要大3～4倍以上，气、固接触相当充分，吸附速度快，流化床吸附器适用于连续、稳定的大气量污染源治理。

（4）旋转床吸附器

旋转床吸附器由能旋转的吸附转筒、外壳、过滤器、冷却器、分离器、通风机等部分组成，可用来净化含有机溶剂的废气。此设备在圆鼓上按径向以放射性分成若干个吸附室，各室均装满吸附剂，待净化的废气从圆鼓外环室进入各吸附室，净化后不含溶剂的空气从鼓心引出。再生时，吹扫蒸气自鼓心引入吸附室，将吸附的溶剂吹扫出去，经收集、冷凝、油水分离后，有机溶剂可回收利用。蒸气吹扫之后，吸附剂没有冷却，因而温度可能较高，吸附程度可能受到一定的影响，这是一个缺点。但是，旋转床解决了移动床吸附剂移动时的磨损问题。为了保证废气净化达到要求的程度，吸附操作在吸附剂未饱和前，就应进入再生。

这种吸附器的优点是能实现连续操作，处理气量大，易于实现自动控制，且气流压力损失小，设备紧凑。其缺点是动力耗损大，并需要一套减速传动机构，转筒与接管的密封比较复杂。