·132· 工程科学学报，第40卷，第2期 宽孔径分布以及较高微孔平均孔径.介孔有助于菲 上的脱附动力学3].周宏仓等[3]采用主曲线法对 进入微孔的扩散，并形成多层吸附，弱化C0,竞争吸 萘和苊在活性炭上的脱附动力学进行了研究，指出 附的影响. 其函数满足JMA方程，机制为随机成核和随后生 1.3.3水蒸气的影响 长，得到了二者在活性炭上的脱附动力学模型 Mastral等研究了水蒸气对菲吸附的影响，表明 Guilloteau等[36-研究了3~5环PAHs在化石燃料 该影响与吸附剂微孔孔容密切相关[2].由于水分 不完全燃烧产生的烟灰表面上的脱附特性，在分析 子主要吸附在0.3nm左右的细微孔(d。<0.7nm) 获取脱附速率常数及脱附活化能基础上，得到了 中，当吸附剂的细微孔较丰富时，水的吸附量增大， Arrhenius表达式.Su等[3]通过MCM-48对C2~ 在其竞争吸附影响下，PAHs的吸附量则降低 C2有机物的吸脱附特性的研究发现，相比于碳材 2PAHs的脱附特性研究 料，MCM-48的介孔特性可有效降低脱附温度 (100~180℃)，且记忆效应弱，原因在于较大的孔 脱附特性的优劣关乎到吸附剂能否长久循环使 道结构有利于有机物的彻底脱附. 用，尤其针对低挥发性吸附质，脱附温度及能耗较 表3汇总了PAHs在传统活性炭以及介孔吸附 高，对实际应用的挑战也较大.脱附峰值温度及脱 剂上的TPD峰值温度及脱附活化能.可以明显看出 附活化能是其中两项关键指标，相关研究也围绕其 PAHs在介孔吸附剂上的脱附温度低于活性炭，体 展开. Li等]采用程序升温脱附(TPD)技术及机理 现了介孔促进大分子扩散传质的特点.脱附活化能 函数拟合与主曲线法联用的数值处理方式，对萘和 方面，对于仅含一维介孔的MCM-41,相较活性炭并 芘两种多环芳烃在两种活性炭上的脱附行为进行了 未减小：对于含微孔、介孔并存的SBA-15和CMK- 分析，利用多升温速率数值方法获取了脱附动力学 3,脱附活化能较活性炭有所减小，体现了微-介交 三因子：用类似的方法研究了萘和苊在两种活性炭 联孔结构更利于传质的特点 表3各类吸附剂对PAHs的热脱附参数汇总表 Table 3 Summary of parameters of PAHs thermal desorption on various adsorbents 参考文献 吸附剂 吸附质 蜂值温度/K 脱附活化能/(kJml-1) 茶 535~575 65.89 617-637 96.13 [23] C 容 690-719 105.62 荧蒽 743~779 128.03 [35] 0 535-575 65.89 AC 范 617~638 96.13 茶 505~534 65.14 ACwy 范 569~599 83.81 [34] 萘 515~535 101.40 ACNT 范 613~636 124.91 MCM-41 452-472 68.7 [25] SBA-15 浴 452-464 116.2 CMK-3 482-496 127.0 MCM-41 384-400 73.55 SBA-15 萘 369~387 59.76 CMK-3 422~441 77.92 [33] MCM-41 494-509 129.04 SBA-15 芘 480~512 54.87 CMK-3 514~538 87.03 395~409 57.23 [21] CMK-5 萘 FDU-15 428-434 47.09工程科学学报,第 40 卷,第 2 期 宽孔径分布以及较高微孔平均孔径. 介孔有助于菲 进入微孔的扩散,并形成多层吸附,弱化 CO2竞争吸 附的影响. 1郾 3郾 3 水蒸气的影响 Mastral 等研究了水蒸气对菲吸附的影响,表明 该影响与吸附剂微孔孔容密切相关[32] . 由于水分 子主要吸附在 0郾 3 nm 左右的细微孔( dp < 0郾 7 nm) 中,当吸附剂的细微孔较丰富时,水的吸附量增大, 在其竞争吸附影响下,PAHs 的吸附量则降低. 2 PAHs 的脱附特性研究 脱附特性的优劣关乎到吸附剂能否长久循环使 用,尤其针对低挥发性吸附质,脱附温度及能耗较 高,对实际应用的挑战也较大. 脱附峰值温度及脱 附活化能是其中两项关键指标,相关研究也围绕其 展开. Li 等[33] 采用程序升温脱附(TPD)技术及机理 函数拟合与主曲线法联用的数值处理方式,对萘和 芘两种多环芳烃在两种活性炭上的脱附行为进行了 分析,利用多升温速率数值方法获取了脱附动力学 三因子;用类似的方法研究了萘和苊在两种活性炭 上的脱附动力学[34] . 周宏仓等[35] 采用主曲线法对 萘和苊在活性炭上的脱附动力学进行了研究,指出 其函数满足 JMA 方程,机制为随机成核和随后生 长,得到了二者在活性炭上的脱附动力学模型. Guilloteau 等[36鄄鄄37]研究了 3 ~ 5 环 PAHs 在化石燃料 不完全燃烧产生的烟灰表面上的脱附特性,在分析 获取脱附速率常数及脱附活化能基础上,得到了 Arrhenius 表达式. Su 等[38] 通过 MCM鄄鄄 48 对 C2 ~ C12有机物的吸脱附特性的研究发现,相比于碳材 料,MCM鄄鄄 48 的 介 孔 特 性 可 有 效 降 低 脱 附 温 度 (100 ~ 180 益 ),且记忆效应弱,原因在于较大的孔 道结构有利于有机物的彻底脱附. 表 3 汇总了 PAHs 在传统活性炭以及介孔吸附 剂上的 TPD 峰值温度及脱附活化能. 可以明显看出 PAHs 在介孔吸附剂上的脱附温度低于活性炭,体 现了介孔促进大分子扩散传质的特点. 脱附活化能 方面,对于仅含一维介孔的 MCM鄄鄄41,相较活性炭并 未减小;对于含微孔、介孔并存的 SBA鄄鄄15 和 CMK鄄鄄 3,脱附活化能较活性炭有所减小,体现了微鄄鄄 介交 联孔结构更利于传质的特点. 表 3 各类吸附剂对 PAHs 的热脱附参数汇总表 Table 3 Summary of parameters of PAHs thermal desorption on various adsorbents 参考文献 吸附剂 吸附质 峰值温度/ K 脱附活化能/ (kJ·mol - 1 ) [23] AC 萘 535 ~ 575 65郾 89 苊 617 ~ 637 96郾 13 菲 690 ~ 719 105郾 62 荧蒽 743 ~ 779 128郾 03 [35] AC 萘 535 ~ 575 65郾 89 苊 617 ~ 638 96郾 13 [34] ACWY ACNT 萘 505 ~ 534 65郾 14 苊 569 ~ 599 83郾 81 萘 515 ~ 535 101郾 40 苊 613 ~ 636 124郾 91 [25] MCM鄄鄄41 SBA鄄鄄15 CMK鄄鄄3 菲 452 ~ 472 68郾 7 452 ~ 464 116郾 2 482 ~ 496 127郾 0 [33] MCM鄄鄄41 SBA鄄鄄15 CMK鄄鄄3 MCM鄄鄄41 SBA鄄鄄15 CMK鄄鄄3 萘 芘 384 ~ 400 73郾 55 369 ~ 387 59郾 76 422 ~ 441 77郾 92 494 ~ 509 129郾 04 480 ~ 512 54郾 87 514 ~ 538 87郾 03 [21] CMK鄄鄄5 FDU鄄鄄15 萘 395 ~ 409 57郾 23 428 ~ 434 47郾 09 ·132·