活性炭吸附装置装碳量计算

第一问：什么是吸附，何为吸附质，何为吸附剂，吸附效率能否达到100%？

让通风排气与某种固体物质相接触，利用该固体物质对气体的吸附能力除去其中某些有害成分的过程称为吸附。用于吸附的固体物质称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。吸附法广泛应用于低浓度有害气体的净化，特别是各种有机溶剂蒸气，吸附法的净化效率能达到100%。一定量的吸附剂所吸附的气体量是有一定限度的，经过一定时间吸附达到饱和时，要更换吸附剂，饱和的吸附剂经再生（解吸）后可重复使用。

第二问：什么是平衡吸附量，和静活性是一个概念吗？

文献1对平衡吸附的描述为“吸附剂吸附一定量气体后会达到饱和（即吸附量与解吸量处于平衡状态），在一定温度、压力下处于饱和状态的单位质量吸附剂所吸附的气体量称为吸附剂的静活性 （或平衡吸附量）”。平衡吸附量的大小取决于吸附质分压力（或浓度）和温度，且平衡吸附量是随温度下降、浓度增高而增大的。GB50019第7.3.5条条文说明：平衡吸附量是指在一定的温度、压力（25℃、101.3kPa）下污染空气通过一定量的吸附剂时，吸附剂所能吸附的最大气体量，通常以吸附剂的质量百分数表示。可见，静活性就是平衡吸附量，严谨的说，平衡吸附量是规定条件下的静活性。

第三问：什么是平衡保持量，和静活性什么关系？

GB50019第7.3.5条条文说明指出：平衡保持量是指已吸附饱和的吸附剂让同温度的清洁干空气连续6h通过该吸附层后，在吸附层内仍保留的污染气体量。文献1对此的解释是：对进口浓度低、活性炭不再生利用的场合，如大多数通风排气或进气系统，要求即使是清洁空气时，其吸附的有害气体也不会析出，因此要按平衡保持量计算。可见，采取平衡保持量更能够保证在净化装置后不出现有害气体。

平衡保持量在文献1有表可查（表中未给出处理气体的浓度），结合文献1图5-21可见，由于平衡保持量只是采取通风的手段，并没有进行脱附处理，是为了保证出口不会带出有害物，所以略低于平衡吸附量。

第四问：什么是动活性，与静活性和平衡保持量的大小关系？

气流通过一定厚度的吸附层时，开始时出口浓度基本为零（也就是吸附效率100%），经过一定时间后在出口处出现吸附质，这种现象称为穿透，经历的这段时间称为穿透时间。出现穿透后出口浓度急剧增加，一直到与进口浓度相等为止（吸附效率为0）。从开始工作到吸附层被穿透，该吸附层内单位质量吸附剂所吸附的气体量称为吸附剂的动活性。文献1中描述我：在处理通风排气时，吸附层穿透后一般立即更换吸附剂。文献2指出“开始泄漏吸附质（溶剂蒸气）的点称作穿透点。此时，吸附剂就应进行脱附。”由此：① 动活性是穿透时的吸附量；② 从穿透曲线看，穿透并不意味着饱和，静活性才意味着吸附饱和；③文献2指出：在工业吸附器中，用活性炭作吸附剂时，取动活性为静活性的80%～90%；用硅胶时，取30%～40%。从顺序看，以静活性为25%，动活性取静活性的90%为例，在吸附的过程中，当吸附量达到25%×0.9=22.5%时出现穿透，然后吸附量达到25%时达到饱和，此后停止吸附，用清洁空气继续通风6h，吸附量为平衡保持量，平衡保持量将介于动活性和静活性之间。

第五问，什么是有效吸附量？

文献2中描述：“有效吸附量等于平衡吸附量减去残留吸附量。”以及“有效吸附量是除去吸附层中未被有效利用部分而得到的小于平衡吸附量的实际吸附量。”文献2中有一道例题，从该题中看出，残留吸附量是再生脱附后仍残留在吸附剂中的吸附质的量。所以，残留吸附量是对于经再生后重复利用的吸附剂来说的，有效吸附量是吸附装置实际吸附的量，当最终吸附平衡时，为平衡吸附量减去残留吸附量。

应该指出，采取平衡保持量计算，可认为是防止有害物进入到后续送风系统，即增加安全系数。同时，公式采取了动活性与静活性之比E，说明是按照动活性来进行计算时间或装碳量的，因此说吸附效率通常为η=1，但实际工艺中由于其他各自不确定因素，即便按照动活性设计也可能出现效率不为1的情况，比如气流速度太快，来不及吸附而带出装置。所以，吸附效率如果给出就按照给出的计算，否则按1考虑。

另外，GB50019第7.3.5条也规定：净化效率不宜小于90%；吸附剂连续工作时间不应少于3个月。可见，具体使用时排放达标是目的，100%净化不是设计准则，当采取动活性进行设计可认为净化效率为100%。在考试中，也可能出现不给动静比E，且效率η＜1的情况，由于E=0.8~0.9的范围有时差别较大，此时可直接带平衡吸附量（目前没有给出过平衡保持量）计算，或者选项中是个范围（E=0.8~0.9对应）。