مقايسه كارايي كربن فعال ساده و پوشانده‌شده با اكسيدمنگنز در جذب تولوئن از جريان هواي آلوده

Comparison Between the Efficiency of Plain GAC and Supported GAC With Manganese Oxide for Toluene Adsorption From Waste Air Stream

اهداف مهم‌ترين شاخص مؤثر در جذب آلاينده‌هاي فرّار از هوا، نوع جاذب است. به‌كارگيري جاذبي گزينش‌پذير، به حذف آلاينده با هزينه كمتر و كارايي بيشتر منجر مي‌شود. در اين تحقيق، كارايي جاذب اكسيدمنگنز پوشانده‌شده بر سطح كربن فعال (MnO/GAC) براي حذف تولوئن از هوا بررسي شد. همچنين كارايي جاذب MnO/GAC در شرايط آزمايشي يكسان با كربن فعال ساده مقايسه شد. مواد و روش ها جاذب MnO/GAC با روش سل‌ژل توليد شد. زمان‌ماند (0/5، 1، 1/5، 2 و 4 ثانيه) و غلظت تولوئن ورودي (100، 200، 300 و 400 ppmv) و دماي هواي ورودي (25، 50، 75 و 100 درجه سانتي‌گراد)، به‌عنوان شاخص‌هاي عملكردي مؤثر بر فرايند جذب آزمايش شد. كارايي جاذب‌هاي GAC و MnO/GAC براساس زمان نقطه شكست و ظرفيت جذب تعيين شد. يافته ها زمان نقطه شكست جاذب MnO/GAC درمقايسه‌با GAC در زمان‌هاي ماند 0/5 تا 4 ثانيه، 6 تا 11درصد افزايش يافت. افزايش غلظت تولوئن ورودي از 100 به 400 ppm، زمان نقطه شكست را كاهش و ظرفيت جذب را به‌ترتيب به‌ميزان 9/57 و 9/67 درصد براي GAC و 6/59 و 1/61درصد براي MnO/GAC افزايش داد. افزون‌براين افزايش دماي هواي ورودي به رآكتور از 25 به 100 درجه سانتي‌گراد، زمان نقطه شكست جاذب GAC را از 41 به 26 ساعت كاهش داد. كارايي جاذب MnO/GAC، با افزايش دما رابطه مستقيم داشت؛ به‌طوري‌كه زمان شكست ستون از 46 به 57 ساعت افزايش يافت. نتيجه گيري نتايج نشان داد كه جاذب MnO/GAC مي‌تواند به‌عنوان جايگزين مناسبي براي GAC در جذب تركيب‌هاي فرّار از جريان هوا به‌كار گرفته شود.

Objectives Type of adsorbent is the most important parameter to adsorb volatile organic compounds (VOCs) from the air stream. Application of a selective adsorbent could lead to the higher efficiency and lower costs in the adsorption processes. The current study aimed at investigating the efficiency of manganese oxide impregnated on GAC support (MnO/GAC) to remove toluene from air stream. The efficiency of MnO/GAC and GAC absorbents for toluene removal were compared at the same experimental conditions. Methods The MnO/GAC preparation method was Sol-gel. Retention time (0.5, 1, 1.5, 2, and 4 seconds), inlet toluene concentration (100, 200, 300, and 400 part per million, by volume) and the temperature of the air stream (25, 50, 75, and 100˚C) were examined as the main functional parameters in the adsorption process. Results Breakthrough time of MnO/GAC adsorbent in comparison to that of the plain GAC increased 6% to 11% at the retention time of 0.5 to 4 seconds. Adsorption capacity of GAC and MnO/GAC increased 67.9% and 61.1% by increasing inlet toluene concentration from 100 to 400 ppmv, respectively. Breakthrough time of GAC and MnO/GAC decreased 57.9% and 59.6% by increasing inlet toluene concentration from 100 to 400 ppmv, respectively. Breakthrough time of GAC decreased from 41 to 26 hours by increasing the temperature of the air stream from 25˚C to 100˚C. Direct air temperature increase affected the MnO/GAC efficiency for toluene adsorption and the breakthrough time increased from 46 to 57 hours. Conclusion Results of the current study showed that MnO/GAC could be applied as a good substitution for GAC in the adsorption of VOCs from air streams.