[發明專利]一種在位檢測氣相吸附床活性炭吸附飽和度的方法和裝置

在審

• 申請號: 202210577124.0
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114813847A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 聶欣
• 申請（專利權）人: 浙江頎正環保科技有限公司
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01K7/02
• 代理公司: 杭州昊澤專利代理事務所(特殊普通合伙) 33449
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了一種在位檢測氣相吸附床活性炭吸附飽和度的方法和裝置。本發明裝置包括外殼、電極板、熱電偶、萬用表和篩網；通過將活性炭放置在檢測倉內，再將檢測倉置于待檢測氣相吸附床中，通過熱電偶對檢測倉內活性炭的實時溫度進行檢測，通過萬用表對檢測倉內活性炭的實時電阻進行檢測，即可計算出活性炭的吸附飽和度。本發明考慮了溫度對活性炭吸附性能的影響，采用修正后的僅由吸附過程引起的電阻率變化值來反映活性炭的吸附程度，提升了計算結果的準確性。本發明提供的方法及檢測裝置簡單、可靠，可直接應用于待檢測的氣相吸附床，無需取樣、送檢等過程，提高了工作效率，且對于不同種類的活性炭以及吸附物質具有普適性。

技術領域

本發明屬于活性炭吸附領域，具體涉及一種在位檢測氣相吸附床活性炭吸附飽和度的方法和裝置。

背景技術

活性炭具有豐富的孔隙和比表面積，形成了很好的吸附能力，作為吸附劑被廣泛應用于各行各業中。在使用過程中，隨著被吸附物質的積累，活性炭的孔隙被逐漸填充和堵塞，導致活性炭吸附能力逐漸下降，直至吸附質增多到某一閾值時，活性炭達到吸附的動態平衡，總體上不再表現出吸附作用，此時認為其達到了吸附容量的完全飽和。

在工業應用中，當活性炭的吸附能力過低時，就會嚴重影響活性炭的吸附效果，并進一步影響相應工業工程的品質和效率。但是在工業應用中，難以快速判斷正在使用的活性炭的吸附飽和度，往往根據使用時間來認定吸附飽和度，即根據主觀經驗來確定一個活性炭更換周期，并按時更換。實際上被處理的物質的濃度是波動的，各批次的活性炭的吸附容量也并不是絕對一致的，此外活性炭的吸附能力還會受到溫度、PH等諸多因素的干擾。這就造成了更換周期并不準確，按周期更換活性炭這種方式并不能在活性炭吸附能力降低到需要更換時就恰好更換，而是往往提早或延后。活性炭還有較強吸附能力時就被過早更換會導致資源浪費和成本提高，活性炭的吸附能力過低而沒及時更換時，就會顯著降低吸附工藝的效果和效率。因此工業應用中需要一種能快速、準確地檢測活性炭吸附飽和度的方法，以便于更準確、科學地更換使用的活性炭。

活性炭具有一定的導電能力，其電阻率介于導體和半導體之間，并且吸附質會改變活性炭的電阻率，即在使用過程中，活性炭的電阻會隨吸附質的積累而發生變化，因此可以根據活性炭的電阻變化來判斷活性炭的吸附飽和度。此外，僅僅考慮吸附質的量與活性炭電阻的變化大小兩者之間的關系是不正確的。因為活性炭具有半導體特性，活性炭的電阻受溫度的影響較大。因此，利用電阻的變化來推斷活性炭的吸附飽和度時，需要補充考慮溫度變化，剝離溫度變化對電阻的影響后，才能得到修正后的更準確的結果。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種在位檢測氣相吸附床活性炭吸附飽和度的方法和裝置，能夠檢測活性炭在吸附過程中的電阻變化和溫度變化，并推算出活性炭的吸附飽和度，便于更及時、準確、科學地更換活性炭，提高活性炭的利用率。

本發明采用的技術方案如下：

本發明一種在位檢測氣相吸附床活性炭吸附飽和度的方法，具體如下：

在氣相吸附床裝填好新活性炭時，取部分新活性炭作為檢測用活性炭置于檢測倉內正對的兩個電極板之間，再將檢測倉置于氣相吸附床中已有活性炭之間，并使檢測倉的氣道方向與氣相吸附床氣流通入方向保持平行；實時對檢測倉內部活性炭的電阻R和溫度T進行檢測，并通過吸附飽和度計算公式計算獲得檢測倉內活性炭的吸附飽和度來作為氣相吸附床內各活性炭的吸附飽和度；吸附飽和度計算公式具體如下：

式中，S為檢測倉內電極板的面積；L為兩片電極板的間距；ρ₀為活性炭0℃時的電阻率；α為一次溫度系數；β為二次溫度系數；q_e為活性炭的飽和吸附量；k為吸附量系數；ρ₀、α、β、q_e和k的數值通過預實驗提前獲得。

優選地，通過預實驗計算活性炭在0℃下電阻率ρ₀、一次溫度系數α和二次溫度系數β的過程，具體如下：