由于吸附技术能够有效地清除浓度很低的挥发性有机污染物(VOCs)有害物质,净化效率高,操作方便,因此以活性炭为主的吸附技术是目前密闭空间空气净化的主流技术。活性炭对VOCs等有毒有害气体具有很好的吸附作用,但是活性炭吸附装置在使用过程中存在着吸附饱和问题,工作时间有限,需要定期更换,使用过程中的后勤保障负担很重,因此实现活性炭吸附材料的原位再生,发展可再生的吸附技术是目前吸附净化技术研究的重点。
活性炭床层原位再生是指不改变活性炭在床层中的填充状态,不更换活性炭的条件下,通过创造与吸附过程相反的再生条件,使吸附于床层内的吸附质脱附的再生技术。单纯活性炭的再生方法有许多种,归纳起来可分为脱附再生与分解再生;而活性炭床层原位再生方法主要包括两类,即变压吸附与变温吸附。
由描述吸附平衡的吸附等温线知道,在同一温度下,吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附质的分压上升而增加;在同一吸附质分压下,吸附质在吸附剂上的吸附量随吸附温度上升而减小;也就是说,加压降温有利于吸附质的吸附,降压加温有利于吸附质的解吸或吸附剂的再生。于是按照吸附剂的再生方法将吸附分离循环过程分成两类,一类是变压吸附,一类是变温吸附。图3-66表示了这两种方法的概念。

图3-66 变压吸附与变温吸附示意图
1 变压吸附技术
变压吸附就是在较高的压力下进行吸附,在较低压力(甚至真空状态)下使吸附的组分解吸出来。由于吸附循环周期短,吸附热来不及散失可供给解吸用,因此吸附热和解吸热引起的吸附床层温度变化很小,可近似看做等温过程。变压吸附工作状态仅仅是在一条吸附等温线上变化。
变压吸附(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)是一项用于分离气体混合物的技术,实践证明,变压吸附是一种有效的气体分离提纯方法。目前国内外变压吸附技术主要应用于气体的分离和提纯,例如从富含氢气的混和气中回收氢气,从富含二氧化碳的气源中回收二氧化碳,变压吸附空分制富氧等。很少有关于变压吸附技术应用于空气净化以及核生化防护领域文献报道。变压吸附技术中吸附剂床的再生主要有降压、抽真空、冲洗以及置换。
降压是指降低吸附床的总压。吸附床在较高的压力下完成吸附操作,然后降到较低的压力,通常接近大气压,这时一部分被吸附的组分解吸出来。这个方法操作简单,但被吸附组分解吸不充分,吸附剂再生程度不高。吸附床降到大气压后,为了进一步减小吸附组分的分压,可用抽真空的方法来降低吸附床压力,以得到更好的再生效果,但这种方法增加了动力消耗。冲洗是指利用弱吸附组分气体或其他适当的气体通过需再生的吸附床,被吸附组分的分压随冲洗气通过而下降。吸附剂的再生程度取决于冲洗气的用量和纯度。