活性炭吸附芳烃VOCs的特性模拟

运输、喷洒等工业生产和生活中产生的挥发性有机化合物(VOCs)是造成大气污染的首要原因。VOCs可与大气中的氧化剂反应形成二次有机气溶胶，对全球气候变化、能见度和人类健康产生重大影响。在不同类别的VOC中，97%以上的二次有机气溶胶形成来自芳烃，包括苯、甲苯和对二甲苯。吸附法能够回收芳烃和吸附剂，被认为是一种经济环保的减少芳烃排放的方法。在吸附法中，能有效吸附气体或液体中特定成分的吸附剂起着最关键的作用。具有大量孔隙和巨大吸附能力的活性炭被认为是当之无愧的芳烃吸附剂。

了解芳烃在活性炭上的吸附机理和微观过程对于气体处理系统的设计和优化具有重要意义。分子模拟方法可以充分描绘吸附剂的孔隙结构和化学性质，从微观角度揭示不同压力和温度下的吸附特性。所以专门研究了活性炭的吸附机理以及官能团(-H和-OH)、密度和分级孔径对不同芳烃(包括苯、甲苯和对二甲苯)吸附特性的影响。

测试中选用的活性炭

由于其大量的分级孔，包括微孔和中孔，活性炭表现出独特的化学、物理性质和高吸附效率。并且已经表明微孔和较小的介孔在芳烃的吸附中起重要作用7。因此，在进行数值模拟时，重构具有分层孔隙的活性炭模型是非常必要的。为了开发具有分层孔隙的活性炭模型，首先重组具有微孔的活性炭样品。构建活性炭样品的过程如图1所示。