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吸附法是当前国内外挥发性有机化合物(VOCs)控制的主流技术,其中吸附材料是实现VOCs高效吸附分离的关键。在实际的VOCs气体中,水蒸气是普遍存在的,是影响VOCs吸附性能的重要因素。尽管针对活性炭等吸附材料已开展了大量水蒸气吸附平衡及湿度-VOCs双组份竞争吸附研究,但研究超高交联吸附树脂的表面特性和孔结构对吸附水蒸气的平衡和动力学影响及机制、以及水蒸气-VOCs竞争吸附特性和机理还少有报道。超高交联吸附树脂具有与活性炭不同的表面化学和孔结构,针对活性炭等吸附剂所取得的研究成果尚不足以为湿气体环境中超高交联树脂吸附VOCs工艺开发及优化调控提供准确、系统的理论指导。本论文以超高交联吸附树脂(HPA)为吸附剂,系统研究其对水蒸气的吸附平衡和穿透特性、以及水蒸气对其吸附不同物化性质VOCs的影响,并与活性炭(GAC)比较,探究吸附剂表面化学性质、湿度和VOCs物化性质对VOCs-H20双组份系统中的VOCs吸附的影响。主要研究内容和结果如下:(1)测定了 298-328K时HPA和GAC吸附水蒸气的吸附等温线、吸附动力学曲线和穿透曲线,结果表明:①水蒸气在HPA和GAC上的吸附等温线为type V,Cluster-formation-induced micropore-filling(CIMF)模型对其具有较好的拟合效果,相关系数R2>0.98;HPA对水蒸气的吸附量比GAC低,是因为其较低的表面含氧官能团浓度和微孔孔容。②Linear driving force(LDF)模型对水蒸气动力学曲线拟合效果较好,R2>0.98;相比于活性炭,超高交联吸附树脂吸附水蒸气的动力学速率常数较高,主要是由于其具有较低的表面官能团含量和酸碱性;吸附动力学速率常数随着温度升高而增大,随着相对压力升高而减小;通过活化能计算发现,随着相对压力升高,活化能增加,即扩散阻力增加,导致吸附速率减小。③水蒸气在HPA上的吸附穿透时间比GAC短;相对压力对穿透时间基本无影响,但相对压力越大,传质越慢;温度越高,穿透时间越短,传质越快。(2)采用静态顶空法测定了 298K时预吸附一定量水蒸气的HPA和GAC吸附12种典型VOCs(丙酮、甲乙酮、环戊酮、甲醇、乙醇、正丁醇、二氯甲烷、1,2-二氯乙烷、苯、甲苯、正戊烷和正己烷)的吸附等温线,结果表明:①VOCs在两种吸附剂上的吸附等温线都为type I,预吸附水蒸气未改变VOCs的吸附等温线形状;②水蒸气预吸附量越大,VOCs吸附量所受负影响越大;VOCs浓度越高,其平衡吸附量降低率越小;在相同条件下,预吸附水对HPA吸附VOCs的负面影响要低于GAC,主要是因为HPA表面官能团含量低,酸碱性较弱。③通过Linear solvent energy research(LSER)法对VOCs特征吸附能和其不同作用力参数做多元线性回归分析,发现VOCs吸附主要受色散力和氢键碱度作用影响,且色散力的贡献率更大;随着预吸附水的增加,两种作用力都减小;对于同系列VOCs,色散力和氢键作用力越强,受预吸附水蒸气的负影响越小;但是对于不同系列的VOCs,色散力相同时,氢键作用力越大,受预吸附水蒸气的负影响越小;而氢键作用相近,色散力越大,受预吸附水蒸气的负影响越大。(3)测定了 298K时预吸附一定量水蒸气的HPA和GAC吸附丙酮、甲乙酮、环戊酮、乙醇和正己烷的穿透曲线,结果表明:①预吸附水对HPA吸附丙酮、甲乙酮、环戊酮和乙醇的穿透曲线基本无影响,而对正己烷的吸附随着预吸附水量的增大负影响增强;但是,预吸附水对5种VOCs在GAC的柱吸附都有明显的负影响,穿透时间缩短。②VOCs浓度升高促进预吸附水的脱附,因而预吸附水对VOCs穿透吸附量的负面影响随着其浓度升高而减小;③VOCs物化性质的影响与预吸附水对VOCs平衡吸附的影响规律相同。(4)测定了丙酮、甲乙酮、环戊酮、乙醇和正己烷与水蒸气在HPA和GAC上共吸附的穿透曲线,结果表明:①水蒸气会降低VOCs的穿透时间,且随着相对湿度的增大负影响更显著;相同条件下,水蒸气对HPA吸附VOCs穿透吸附量的影响要低于GAC;②VOCs浓度越高,共吸附的水蒸气对VOCs穿透吸附量影响越小,当VOCs浓度大于80mg/L时,对穿透吸附的影响基本可忽略;③不同系列VOCs穿透吸附量受水蒸气的负影响与预吸附水体系中影响规律相同,但是同系列VOCs穿透吸附量受水蒸气负影响不同于预吸附水的影响,酮类穿透吸附量降低率为:甲乙酮>丙酮>环戊酮,说明当VOCs与水蒸气之间的氢键作用力较强,二者可以互溶时,会减小水蒸气的负影响;④比较预吸附水和共吸附水对VOCs柱吸附的发现,前者会使VOCs传质区延长,而后者可以使传质区缩短;对于存在氢键作用的VOCs,共吸附水对其穿透吸附量的负影响比预吸附水蒸气的大;而对于仅有色散力吸附的正己烷,预吸附水的负影响更大。