活性炭吸附芳烴VOCs的特性模擬

運(yùn)輸、噴灑等工業(yè)生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)是造成大氣污染的首要原因。VOCs可與大氣中的氧化劑反應(yīng)形成二次有機(jī)氣溶膠，對(duì)全球氣候變化、能見(jiàn)度和人類(lèi)健康產(chǎn)生重大影響。在不同類(lèi)別的VOC中，97%以上的二次有機(jī)氣溶膠形成來(lái)自芳烴，包括苯、甲苯和對(duì)二甲苯。吸附法能夠回收芳烴和吸附劑，被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的減少芳烴排放的方法。在吸附法中，能有效吸附氣體或液體中特定成分的吸附劑起著較關(guān)鍵的作用。具有大量孔隙和巨大吸附能力的活性炭被認(rèn)為是當(dāng)之無(wú)愧的芳烴吸附劑。

了解芳烴在活性炭上的吸附機(jī)理和微觀過(guò)程對(duì)于氣體處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要意義。分子模擬方法可以充分描繪吸附劑的孔隙結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，從微觀角度揭示不同壓力和溫度下的吸附特性。所以專(zhuān)門(mén)研究了活性炭的吸附機(jī)理以及官能團(tuán)(-H和-OH)、密度和分級(jí)孔徑對(duì)不同芳烴(包括苯、甲苯和對(duì)二甲苯)吸附特性的影響。

測(cè)試中選用的活性炭

由于其大量的分級(jí)孔，包括微孔和中孔，活性炭表現(xiàn)出獨(dú)特的化學(xué)、物理性質(zhì)和高吸附效率。并且已經(jīng)表明微孔和較小的介孔在芳烴的吸附中起重要作用7。因此，在進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，重構(gòu)具有分層孔隙的活性炭模型是非常必要的。為了開(kāi)發(fā)具有分層孔隙的活性炭模型，首先重組具有微孔的活性炭樣品。構(gòu)建活性炭樣品的過(guò)程如圖1所示。