化工行业作为国民经济的支柱产业之一，在生产过程中会排放大量挥发性有机化合物（VOCs）。这类物质不仅是形成臭氧、细颗粒物（PM2.5）的重要前体物，还会对生态环境和人体健康造成严重威胁。随着我国环保政策的日趋严格，化工企业 VOCs 末端治理需求持续攀升。工业活性炭凭借其优异的吸附性能、灵活的工艺适配性，成为化工废气 VOCs 靶向治理的核心材料之一。我们将聚焦工业活性炭在化工废气 VOCs 处理中的技术要点，为行业应用提供参考。

一、 化工废气 VOCs 的特性与治理难点

    化工废气成分复杂，涵盖烃类、醇类、醚类、酯类、酮类等数百种 VOCs，且不同化工细分领域（如石油化工、精细化工、涂料化工）的废气组分差异显著。同时，化工废气还具备浓度波动大、含尘含湿量高、伴有腐蚀性物质等特点，这给 VOCs 治理带来多重挑战：

1. 低浓度、大风量废气占比高，传统治理技术能耗高、效率低；

2. 多组分 VOCs 共存时，易出现吸附竞争，影响靶向治理效果；

3. 高湿度、高粉尘环境会堵塞活性炭孔隙，降低吸附容量与使用寿命。

二、 工业活性炭在化工 VOCs 治理中的核心技术要点

（一） 活性炭的精准选型：靶向治理的前提

1. 孔隙结构匹配度

活性炭的孔隙分为大孔、中孔和微孔，其中微孔是吸附小分子 VOCs（如甲烷、苯）的核心场所，中孔则对大分子 VOCs（如萘、酚类）吸附效果更佳。例如，处理涂料化工排放的酯类、醇类大分子 VOCs 时，应选择中孔占比高的活性炭；而治理石油化工的低分子烃类废气，则优先选用微孔发达的活性炭。

2. 比表面积与吸附容量

   比表面积是决定活性炭吸附能力的基础指标，比表面积越大，可提供的吸附位点越多。对于低浓度、大风量的化工废气，需选择比表面积≥1000m²/g 的活性炭，以保证稳定的吸附效率；而高浓度 VOCs 废气治理，则需兼顾活性炭的吸附容量，避免频繁更换吸附材料。

3. 表面化学改性：增强靶向吸附性

   普通活性炭对极性 VOCs（如乙醇、乙酸）的吸附能力有限，通过表面化学改性可提升其靶向吸附性能。例如，采用硝酸、过氧化氢等氧化剂对活性炭进行氧化改性，可在其表面引入羧基、羟基等极性官能团，增强对极性 VOCs 的吸附作用力；通过负载金属离子（如 Cu²+、Zn²+），则可实现对含硫、含氮 VOCs 的化学吸附，进一步提升治理效率。

4. 机械强度与耐腐蚀性

   化工废气常伴有腐蚀性气体（如氯化氢、硫化氢），且吸附装置运行过程中活性炭会受到气流冲击，因此需选择机械强度高、耐腐蚀性好的活性炭。机械强度不足的活性炭易破碎成粉，堵塞管道和设备，增加运维成本；耐腐蚀性差的活性炭则会因化学腐蚀导致结构破坏，缩短使用寿命。

（二） 废气预处理：保障活性炭吸附效率的关键

1. 除尘处理

   采用布袋除尘器、旋风除尘器等设备去除废气中的粉尘颗粒。粉尘会覆盖活性炭表面，堵塞孔隙通道，导致吸附位点失效。对于黏性粉尘，还需增设喷淋塔或过滤棉，避免粉尘黏附在活性炭表面难以清理。

2. 降温除湿处理

   活性炭的吸附容量随温度升高而降低，当废气温度超过 40℃时，吸附效率会显著下降；同时，高湿度废气中的水分会与 VOCs 竞争活性炭吸附位点，大幅降低吸附性能。因此，需通过换热器将废气温度降至 35℃以下，采用除湿器或冷凝器降低废气湿度（相对湿度控制在 60% 以下），为活性炭吸附创造最佳条件。

3. 去除高沸点杂质

   化工废气中的高沸点 VOCs（如重油组分）易在活性炭表面冷凝，形成液膜堵塞孔隙。可通过增设冷凝回收装置，先回收高沸点 VOCs，再将低沸点 VOCs 废气送入活性炭吸附装置，既提升治理效率，又实现资源回收。

（三） 吸附工艺设计：适配不同工况的核心环节

1. 固定床吸附工艺

   该工艺是化工企业应用最广泛的活性炭吸附技术，具有设备结构简单、操作便捷、投资成本低等优点。其原理是将活性炭装填在固定吸附床内，废气通过吸附床时，VOCs 被活性炭吸附截留，净化后的气体达标排放。

   固定床吸附工艺适用于低浓度、中小风量的化工废气治理，如精细化工车间的间歇式废气排放。为保证连续运行，通常采用 “两塔或多塔并联” 的设计，一塔吸附、一塔脱附再生，实现吸附 - 再生的循环操作。

2. 移动床 / 流化床吸附工艺

   对于高浓度、大风量的化工废气（如石油化工炼化尾气），固定床吸附工艺存在吸附效率低、再生频繁等问题，此时可选用移动床或流化床吸附工艺。

   移动床吸附工艺中，活性炭自上而下缓慢移动，废气自下而上穿过活性炭层，二者逆流接触，吸附饱和的活性炭从底部排出，新鲜活性炭从顶部补充，实现连续吸附与再生；流化床吸附工艺则是利用气流使活性炭颗粒呈流化状态，与废气充分接触，具有吸附效率高、传质速率快等优势，但设备复杂度和运行成本相对较高。

（四） 活性炭再生与处置：降本增效与环保闭环的核心

1. 热再生技术

   这是应用最成熟的活性炭再生方法。将吸附饱和的活性炭加热至 100~150℃，使吸附的低沸点 VOCs 脱附；继续升温至 300~500℃，促使高沸点 VOCs 分解；最后通入水蒸气或惰性气体，将脱附的 VOCs 带走，活性炭孔隙得以恢复。热再生技术再生效率高（可达 90% 以上），但能耗较高，适用于大规模工业应用。

2. 蒸汽再生技术

   利用高温蒸汽与吸附饱和的活性炭接触，使 VOCs 受热脱附，并随蒸汽一同排出，经冷凝分离后可回收 VOCs 资源。蒸汽再生技术能耗低、操作简便，适用于水溶性较强的 VOCs（如乙醇、丙酮）治理，但再生后活性炭需干燥处理，否则会影响再次吸附效果。

3. 化学再生技术

   通过酸碱溶液、氧化剂等化学试剂，与活性炭吸附的 VOCs 发生化学反应，将其转化为易溶于水的物质或无害气体，从而恢复活性炭的吸附性能。化学再生技术适用于处理难脱附的 VOCs（如酚类、硝基化合物），但化学试剂的使用可能会造成活性炭表面官能团破坏，再生次数有限。

三、 工业活性炭治理化工 VOCs 的挑战与优化方向

1. 研发高性能改性活性炭，通过精准调控孔隙结构和表面官能团，提升对特定 VOCs 的靶向吸附能力，降低吸附竞争影响；

2. 推广吸附 - 脱附 - 回收一体化工艺，将活性炭吸附与冷凝回收、催化燃烧等技术联用，实现 VOCs 的资源化利用，同时降低治理成本；

3. 发展智能化管控系统，通过在线监测废气浓度、活性炭吸附饱和度等参数，实现吸附工艺的精准调控和活性炭再生的智能调度，提升治理效率。

四、 结语