煙氣脫硫活性炭再生技術
摘要(yao)：活(huo)性炭脫(tuo)硫(liu)(liu)法是20 世紀70年代發展(zhan)起來的(de)(de)(de)一種采用活(huo)性炭法脫(tuo)除廢(fei)氣中硫(liu)(liu)的(de)(de)(de)技術(shu)，其工藝(yi)簡單，易(yi)于操(cao)作，吸附飽和后的(de)(de)(de)活(huo)性炭進行再生(sheng)處理。本文綜述了活(huo)性炭脫(tuo)硫(liu)(liu)的(de)(de)(de)原理以(yi)及吸附飽和活(huo)性炭再生(sheng)原理，并對煙氣脫(tuo)硫(liu)(liu)活(huo)性炭的(de)(de)(de)多種再生(sheng)技術(shu)分別進行了闡(chan)述。
0 引言
活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(Activated Carbon，簡稱AC) 是一(yi)種(zhong)具(ju)有(you)發(fa)達孔(kong)隙結構和(he)巨大比(bi)表(biao)面積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)類似(si)石墨結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)無定型碳質(zhi)(zhi)材(cai)料(liao)，具(ju)有(you)機(ji)(ji)械強度高、吸附(fu)性(xing)(xing)強、化學穩定性(xing)(xing)好等特點，能夠作(zuo)為有(you)效的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)劑來去除水(shui)相和(he)氣(qi)相環境中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種(zhong)有(you)機(ji)(ji)和(he)無機(ji)(ji)污(wu)染(ran)物質(zhi)(zhi)[2]。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)脫硫(liu)(liu)工藝簡單，脫硫(liu)(liu)效率高，能夠回收硫(liu)(liu)資源，而(er)且再生過程(cheng)中副(fu)反(fan)應(ying)很少，操(cao)作(zuo)方便，初投資和(he)運(yun)行費用都比(bi)較低(di)，還可以同時脫除煙氣(qi)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)其他污(wu)染(ran)物，如氮氧化物、煙塵粒子(zi)、汞、二噁英(ying)、揮(hui)發(fa)分有(you)機(ji)(ji)物、重金屬等[3]。但活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)價(jia)格(ge)較高，優質(zhi)(zhi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)超(chao)過1 萬(wan)元(yuan)/ 噸，煤質(zhi)(zhi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)價(jia)格(ge)一(yi)般(ban)不(bu)低(di)于(yu)3000 元(yuan)/ 噸[4]。若吸附(fu)飽和(he)后的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)不(bu)經處理(li)直(zhi)接廢棄掉，不(bu)僅增加了活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)脫硫(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)，造成資源浪費，還會引(yin)起二次污(wu)染(ran)，因此研究(jiu)飽和(he)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再生技術(shu)對于(yu)實際應(ying)用具(ju)有(you)十(shi)分重大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)。
1 活性炭脫硫原理
國內外很多(duo)研究認為(wei)活性(xing)炭對SO2 的吸(xi)(xi)附主(zhu)要有(you)(you)物理(li)吸(xi)(xi)附和(he)化學吸(xi)(xi)附兩(liang)(liang)種形式：當煙氣(qi)(qi)中(zhong)無水蒸氣(qi)(qi)和(he)氧(yang)氣(qi)(qi)存(cun)在(zai)時，僅為(wei)物理(li)吸(xi)(xi)附；當煙氣(qi)(qi)中(zhong)含(han)有(you)(you)足量水蒸氣(qi)(qi)和(he)氧(yang)氣(qi)(qi)時，同(tong)時存(cun)在(zai)物理(li)吸(xi)(xi)附和(he)化學吸(xi)(xi)附兩(liang)(liang)個過(guo)程。
Zawadzki[8-10] 等發(fa)現在(zai)沒有H2O 的(de)條(tiao)件下，SO2 不能被活性炭(tan)(tan)催(cui)化(hua)氧(yang)化(hua)為SO3，在(zai)H2O 存在(zai)時，在(zai)活性炭(tan)(tan)表面發(fa)現了SO32- 和(he)HSO4- 離子，說(shuo)明H2O 改變了SO2 在(zai)活性炭(tan)(tan)表面的(de)反(fan)(fan)應機理，在(zai)無H2O 條(tiao)件下，氧(yang)化(hua)反(fan)(fan)應不能進(jin)行(xing)。活性炭(tan)(tan)表面脫硫反(fan)(fan)應主要過程(cheng)如下式(1) 所示：
SO2·H2O+H2O2 →2H++SO42-+H2O (1)
活性(xing)炭的(de)脫硫(liu)性(xing)能與活性(xing)炭的(de)表面積、孔體積等表面物理性(xing)質和官能團表面化學性(xing)質有直接關系，達(da)到(dao)吸(xi)(xi)附(fu)飽和后(hou)的(de)活性(xing)炭需要(yao)進行再生(sheng)處理，以去除活性(xing)炭表面的(de)吸(xi)(xi)附(fu)質，從而恢(hui)復活性(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)SO2 的(de)能力，實現重復利用。
2 吸附飽和活性炭再生原理
活(huo)性(xing)炭(tan)再生是(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)的(de)逆(ni)過程(cheng)。吸(xi)附(fu)(fu)飽和活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)再生主要(yao)有兩種原理：吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)脫附(fu)(fu)和吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)分(fen)解(jie)。脫附(fu)(fu)再生是(shi)(shi)指引入物(wu)質(zhi)或(huo)能量以(yi)消除(chu)吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)分(fen)子與(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)之間(jian)的(de)作用力，從而使吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)脫附(fu)(fu)。脫附(fu)(fu)過程(cheng)一般(ban)分(fen)為(wei)減小壓力或(huo)濃(nong)度、增(zeng)加溫度和應用化學(xue)(xue)試劑三(san)種情況。分(fen)解(jie)再生是(shi)(shi)指利(li)用熱分(fen)解(jie)反(fan)應或(huo)氧化還(huan)原反(fan)應破壞(huai)吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)結構，從而將吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)去除(chu)的(de)過程(cheng)。分(fen)解(jie)方(fang)法主要(yao)有氧化劑氧化、還(huan)原法、微生物(wu)和電化學(xue)(xue)分(fen)解(jie)等。活(huo)性(xing)炭(tan)再生方(fang)法主要(yao)取決于活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)類型以(yi)及吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)的(de)性(xing)質(zhi)。
3 吸附飽和活性炭再生技術
3.1 洗滌再生
洗(xi)滌(di)再(zai)(zai)生(sheng)法(fa)的(de)原理是利用(yong)(yong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)、洗(xi)滌(di)液(ye)及吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質三者之間的(de)相(xiang)平衡關系，通過改變溫度(du)與洗(xi)滌(di)液(ye)PH 值等(deng)(deng)條件，打破吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡，將吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質從(cong)飽和活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)上(shang)脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)下來，從(cong)而恢(hui)復(fu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力，達到再(zai)(zai)生(sheng)目的(de)。洗(xi)滌(di)再(zai)(zai)生(sheng)法(fa)一(yi)般使用(yong)(yong)H2O 或稀硫(liu)酸(suan)(suan)作(zuo)(zuo)為洗(xi)滌(di)液(ye)，利用(yong)(yong)濃度(du)差的(de)擴散作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，使活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)微孔中(zhong)的(de)H2SO4 從(cong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面脫(tuo)附(fu)(fu)(fu)并轉移到洗(xi)滌(di)液(ye)中(zhong)，得到的(de)稀硫(liu)酸(suan)(suan)可(ke)以(yi)廣(guang)泛應用(yong)(yong)于化(hua)工、煉鋼、化(hua)肥等(deng)(deng)行業。用(yong)(yong)H2O 對飽和活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)進(jin)行反復(fu)洗(xi)滌(di)再(zai)(zai)生(sheng)，是一(yi)種最經濟、實(shi)用(yong)(yong)的(de)方法(fa)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)再(zai)(zai)生(sheng)率可(ke)達60% 以(yi)上(shang)[17,18]。在煙(yan)氣脫(tuo)硫(liu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)洗(xi)滌(di)再(zai)(zai)生(sheng)的(de)應用(yong)(yong)中(zhong)，具有代表性(xing)的(de)有德國魯奇法(fa)、日(ri)本(ben)日(ri)立東電法(fa)、日(ri)本(ben)旋轉淋浴(yu)法(fa)、湖北松(song)木坪電廠活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)脫(tuo)硫(liu)制酸(suan)(suan)法(fa)以(yi)及四(si)川豆壩電廠磷銨肥法(fa)，不僅活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)脫(tuo)硫(liu)及再(zai)(zai)生(sheng)效率高，還(huan)可(ke)以(yi)得到硫(liu)酸(suan)(suan)或磷銨肥產品。
洗(xi)(xi)(xi)滌再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)法受(shou)多種(zhong)因素影(ying)響，如洗(xi)(xi)(xi)滌液種(zhong)類、再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)時(shi)間(jian)、洗(xi)(xi)(xi)滌液溫度和噴淋密度等因素。費小猛(meng)等 使用(yong)H2O、HNO3、NaOH 三種(zhong)洗(xi)(xi)(xi)滌劑(ji)再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)活性(xing)炭，發(fa)現(xian)質量分數為(wei)(wei)60% 的(de)HNO3溶液再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)效果(guo)(guo)最(zui)好，活性(xing)炭的(de)再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)率達(da)80% 以上。趙文(wen)艷等研究發(fa)現(xian)影(ying)響新(xin)型催(cui)化(hua)劑(ji)再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)的(de)最(zui)大(da)因素是洗(xi)(xi)(xi)滌液溫度，其(qi)次是噴淋密度，最(zui)后是再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)時(shi)間(jian)，當(dang)再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)時(shi)間(jian)為(wei)(wei)30min、洗(xi)(xi)(xi)滌液溫度為(wei)(wei)60℃、噴淋密度為(wei)(wei)47.9m3/(m2h) 時(shi)，活性(xing)炭再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)效果(guo)(guo)最(zui)佳(jia)。蔣文(wen)舉研究發(fa)現(xian)提高(gao)洗(xi)(xi)(xi)滌溫度有助于提高(gao)活性(xing)炭再(zai)(zai)(zai)(zai)生(sheng)的(de)擴散傳質。
洗(xi)滌再(zai)(zai)生(sheng)法是目(mu)前(qian)工(gong)業上應用最廣泛的活性(xing)炭再(zai)(zai)生(sheng)方(fang)法之(zhi)(zhi)一，其(qi)優點是工(gong)藝(yi)流程及設(she)備(bei)簡單(dan)，投資成(cheng)本(ben)及運營費用低，活性(xing)炭損耗(hao)較(jiao)小。不(bu)(bu)足(zu)之(zhi)(zhi)處(chu)是對設(she)備(bei)腐蝕嚴重，耗(hao)水量大，再(zai)(zai)生(sheng)不(bu)(bu)完全(quan)，存在再(zai)(zai)生(sheng)液的二次污染問(wen)題，且與干燥活性(xing)炭相比(bi)，濕活性(xing)炭的吸附性(xing)較(jiao)差。
3.2 熱再生
熱(re)再生的(de)(de)原理是通過加熱(re)使(shi)吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)從(cong)活性炭(tan)的(de)(de)表面(mian)或(huo)孔(kong)隙(xi)中脫附(fu)(fu)，從(cong)而(er)使(shi)活性炭(tan)原來被(bei)堵(du)塞(sai)的(de)(de)孔(kong)隙(xi)打開，恢(hui)復其(qi)(qi)吸(xi)附(fu)(fu)能力。活性炭(tan)的(de)(de)熱(re)再生指在特(te)定的(de)(de)設備(bei)中，通入高(gao)溫蒸(zheng)汽(qi)、高(gao)溫惰(duo)性氣體或(huo)其(qi)(qi)他熱(re)介質(zhi)，使(shi)活性炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)物質(zhi)發生解吸(xi)或(huo)熱(re)分解，從(cong)而(er)達到(dao)再生目的(de)(de)。
采用高溫(wen)(wen)惰性氣體(ti)或者高溫(wen)(wen)水蒸氣作為(wei)(wei)熱介質，使活性炭上的(de)與(yu)C 發(fa)生(sheng)反(fan)應(ying)(ying)，生(sheng)成SO2，反(fan)應(ying)(ying)式如式(2)、(3) 所示。其中，當再生(sheng)溫(wen)(wen)度為(wei)(wei)350℃～450℃范圍內時，以反(fan)應(ying)(ying)式(2) 為(wei)(wei)主；
當再生(sheng)溫度超過(guo)(guo)500℃時(shi)，以反(fan)應(ying)式(3) 為主。再生(sheng)后(hou)同(tong)時(shi)得到較高濃度的(de)SO2，可(ke)用(yong)(yong)于生(sheng)產硫(liu)酸或單質硫(liu)，附加(jia)值較高。采用(yong)(yong)水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)作為熱介質，在100℃～200℃下(xia)即(ji)可(ke)使活性炭上(shang)的(de)H2SO4 揮(hui)發成硫(liu)酸蒸氣(qi)(qi)后(hou)由水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)吹(chui)掃出去，從而抑(yi)制了(le)C 與H2SO4 的(de)反(fan)應(ying)，降低了(le)活性炭的(de)損耗(hao)，并且(qie)在該過(guo)(guo)程中活性炭孔(kong)隙結構和表(biao)面官能團保持不變(bian)。具有代表(biao)性的(de)有德國(guo)凈氣(qi)(qi)法、德國(guo)BF 法、日(ri)本日(ri)立(li)造(zao)船法以及日(ri)本住(zhu)友(you)關電法。
H2SO4+C →CO2+SO2+H2O (2)
H2SO4+C →CO+SO2+H2O (3)
熱(re)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)法的影響因素主要有(you)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)度(du)、再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)次(ci)數(shu)以(yi)(yi)及再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)時(shi)(shi)(shi)間(jian)。費小猛等(deng)(deng)用氣體(ti)對脫(tuo)硫(liu)(liu)活性炭(tan)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)時(shi)(shi)(shi)，發現(xian)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)度(du)為(wei)400℃時(shi)(shi)(shi)，其再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)效率能達到(dao)70% 以(yi)(yi)上。Okwadha 等(deng)(deng)認為(wei)高溫(wen)破壞了(le)活性炭(tan)孔隙結構和表面活性位(wei)點。董曉(xiao)春等(deng)(deng)發現(xian)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)度(du)在(zai)500℃左右時(shi)(shi)(shi)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)效果最(zui)好，從容硫(liu)(liu)比值看(kan)，加熱(re)30min 與60min 差(cha)別不大。吳錦京等(deng)(deng) 發現(xian)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)度(du)、再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)時(shi)(shi)(shi)間(jian)和再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)次(ci)數(shu)影響再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)效率，并(bing)得到(dao)最(zui)佳(jia)工(gong)藝條件(jian)：再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)度(du)200℃，再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)時(shi)(shi)(shi)間(jian)15min，再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)次(ci)數(shu)在(zai)6 次(ci)以(yi)(yi)內(nei)。
熱再生(sheng)(sheng)法(fa)是(shi)目前比較成熟的(de)活性炭(tan)再生(sheng)(sheng)工藝，具有有再生(sheng)(sheng)效率高(gao)、再生(sheng)(sheng)時間短、可回收SO2、無二次污染產生(sheng)(sheng)等優點(dian)(dian)，具有很好(hao)的(de)經濟適用(yong)性。缺點(dian)(dian)是(shi)再生(sheng)(sheng)設備較復雜(za)，對氧的(de)控制(zhi)量要求(qiu)嚴格，再生(sheng)(sheng)后活性炭(tan)的(de)機械強度下降，磨損(sun)和高(gao)溫再生(sheng)(sheng)時的(de)燒損(sun)使得活性炭(tan)的(de)損(sun)失(shi)率較高(gao)，一般炭(tan)損(sun)失(shi)為5% ～10%。
3.3 還原再生
還(huan)(huan)原(yuan)再生(sheng)是(shi)指在(zai)(zai)適(shi)宜的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下(xia)(xia)，利用H2、CO、CH4、NH3等(deng)還(huan)(huan)原(yuan)性(xing)氣(qi)(qi)體(ti)，將活性(xing)炭(tan)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)SO2 還(huan)(huan)原(yuan)為(wei)(wei)H2S 或(huo)單(dan)質(zhi)硫。以(yi)(yi)(yi)H2 作為(wei)(wei)還(huan)(huan)原(yuan)氣(qi)(qi)體(ti)，在(zai)(zai)有催化劑存在(zai)(zai)時(shi)(shi)，在(zai)(zai)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)溫度(du)下(xia)(xia)即(ji)可(ke)將城市煤氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)SO2 還(huan)(huan)原(yuan)為(wei)(wei)元(yuan)素(su)S。德國(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)BF/Uhde 公司使用H2 作為(wei)(wei)還(huan)(huan)原(yuan)氣(qi)(qi)體(ti)，在(zai)(zai)改進型(xing)Class 裝置中(zhong)(zhong)(zhong)將活性(xing)炭(tan)再生(sheng)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)得(de)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)SO2 還(huan)(huan)原(yuan)為(wei)(wei)單(dan)質(zhi)硫，反(fan)(fan)(fan)應(ying)式(shi)如(ru)(ru)式(shi)(4)所示(shi)(shi)。當CO 作為(wei)(wei)還(huan)(huan)原(yuan)氣(qi)(qi)體(ti)時(shi)(shi)，將活性(xing)炭(tan)再生(sheng)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)得(de)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)SO2 還(huan)(huan)原(yuan)為(wei)(wei)單(dan)質(zhi)硫的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)(fan)應(ying)式(shi)如(ru)(ru)式(shi)(5) 所示(shi)(shi)。以(yi)(yi)(yi)NH3 作為(wei)(wei)還(huan)(huan)原(yuan)氣(qi)(qi)體(ti)時(shi)(shi)，活性(xing)炭(tan)再生(sheng)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)得(de)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)SO2 與NH3 可(ke)以(yi)(yi)(yi)在(zai)(zai)室溫下(xia)(xia)直接(jie)進行反(fan)(fan)(fan)應(ying)，得(de)到(dao)(dao)銨(an)鹽，反(fan)(fan)(fan)應(ying)式(shi)如(ru)(ru)式(shi)(6)、(7) 所示(shi)(shi)。其中(zhong)(zhong)(zhong)，NH3 少量(liang)時(shi)(shi)，以(yi)(yi)(yi)式(shi)(6) 生(sheng)成(cheng)(cheng)(NH4)2SO3 為(wei)(wei)主(zhu)；NH3 過量(liang)時(shi)(shi)，以(yi)(yi)(yi)式(shi)(7) 生(sheng)成(cheng)(cheng)NH4HSO3 為(wei)(wei)主(zhu)[36]。
H2+SO2 →S2+H2S (4)
CO+SO2 →S+CO2 (5)
SO2+NH3+H2O →（NH4）2SO3 (6)
SO2+NH4+H2O →NH4HSO3 (7)
郭艷霞(xia)等(deng)(deng)[45] 對(dui)(dui)V2O5 催(cui)(cui)化(hua)劑在含NH3 氣(qi)氛下(xia)的(de)再(zai)生(sheng)(sheng)條件進行研究(jiu)(jiu)，發現(xian)(xian)3% ～5%NH3/Ar 氣(qi)氛、300℃再(zai)生(sheng)(sheng)60min 后可(ke)有效恢復V2O5/AC 的(de)脫(tuo)硫活(huo)(huo)性。王艷麗(li)等(deng)(deng)研究(jiu)(jiu)了NH3 再(zai)生(sheng)(sheng)溫度(du)及再(zai)生(sheng)(sheng)次(ci)數對(dui)(dui)蜂(feng)窩狀(zhuang)V2O5/ACH 催(cui)(cui)化(hua)劑脫(tuo)硫脫(tuo)硝性能(neng)(neng)的(de)影響，發現(xian)(xian)NH3/Ar 氣(qi)氛、330℃～350℃再(zai)生(sheng)(sheng)70min 能(neng)(neng)使V2O5/AC 催(cui)(cui)化(hua)劑再(zai)生(sheng)(sheng)，且再(zai)生(sheng)(sheng)后脫(tuo)硫脫(tuo)硝活(huo)(huo)性較原始活(huo)(huo)性炭有所提高。
還(huan)(huan)原(yuan)再(zai)生法(fa)能耗(hao)低，炭(tan)(tan)損耗(hao)小，得(de)到(dao)的(de)單質硫易于(yu)儲存運(yun)輸(shu)。但需要還(huan)(huan)原(yuan)性(xing)氣(qi)體，一是還(huan)(huan)原(yuan)性(xing)氣(qi)體來源受限，二(er)是可能造成二(er)次污染。脫硫活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)還(huan)(huan)原(yuan)再(zai)生法(fa)研究較少，目前(qian)未(wei)有(you)大(da)規模的(de)工業化應(ying)用。
3.4 微波再生
微(wei)(wei)波(bo)(bo)再生(sheng)(sheng)法是基(ji)于(yu)熱再生(sheng)(sheng)法發展起來(lai)的(de)。微(wei)(wei)波(bo)(bo)是指頻率(lv)為300MHz ～300GHz 的(de)電(dian)磁波(bo)(bo)，微(wei)(wei)波(bo)(bo)的(de)頻率(lv)和波(bo)(bo)長介于(yu)無線(xian)電(dian)波(bo)(bo)與紅(hong)外線(xian)之(zhi)間，微(wei)(wei)波(bo)(bo)的(de)傳輸性(xing)能和能量的(de)傳輸能力也(ye)介于(yu)二者之(zhi)間。微(wei)(wei)波(bo)(bo)具有穿(chuan)透(tou)、吸收及反射三(san)個基(ji)本特征(zheng)，微(wei)(wei)波(bo)(bo)加熱方式可以從內(nei)到外全體積均勻(yun)加熱，不(bu)存在(zai)溫度梯(ti)度。微(wei)(wei)波(bo)(bo)再生(sheng)(sheng)法是將微(wei)(wei)波(bo)(bo)的(de)電(dian)磁能量轉化為熱能，產生(sheng)(sheng)高(gao)溫，使(shi)活(huo)(huo)性(xing)炭孔隙內(nei)的(de)吸附質受熱分解和脫附，從而使(shi)活(huo)(huo)性(xing)炭內(nei)的(de)孔道重(zhong)新(xin)打(da)開，完成再生(sheng)(sheng)。
Fang 等(deng)研究了飽和(he)活(huo)性炭(tan)在微(wei)波輻照下溫度及質量的(de)(de)變化，發(fa)現飽和(he)活(huo)性炭(tan)的(de)(de)微(wei)波輻照再生(sheng)包括濕(shi)炭(tan)的(de)(de)加熱(re)(re)、吸附質的(de)(de)脫附、吸附質的(de)(de)擴(kuo)散以及干炭(tan)的(de)(de)加熱(re)(re)等(deng)步驟(zou)。Ania 等(deng)研究表明(ming)，利用2450HZ 的(de)(de)微(wei)波再生(sheng)活(huo)性炭(tan)，與傳統熱(re)(re)再生(sheng)方法相比，其耗時短、再生(sheng)效率(lv)高，可以生(sheng)成微(wei)孔發(fa)達(da)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)。
楊斌(bin)武等研究發(fa)現，載硫(liu)活(huo)性(xing)炭在(zai)(zai)微(wei)波場中(zhong)能強烈(lie)吸收微(wei)波能量，試驗(yan)條件下(xia)(xia)210s 后(hou)體系溫度可(ke)達到最大(da)值(zhi)，活(huo)性(xing)炭上的SO2 在(zai)(zai)微(wei)波輻(fu)照下(xia)(xia)600s 基本(ben)解吸完全(quan)，影(ying)響SO2 最大(da)解析濃度的各主要(yao)因(yin)子(zi)依次(ci)(ci)是微(wei)波功率、載氣(qi)量及活(huo)性(xing)炭質量。牛志睿等對物理吸附SO2 的活(huo)性(xing)炭纖維進行(xing)了微(wei)波輻(fu)照再生(sheng)實驗(yan)，發(fa)現連續多次(ci)(ci)吸附解吸后(hou)，活(huo)性(xing)炭纖維更易被微(wei)波加熱解吸，吸附容量有所(suo)上升，SO2 回收率維持在(zai)(zai)93% 以上，連續再生(sheng)六(liu)次(ci)(ci)后(hou)，活(huo)性(xing)炭纖維的損耗率在(zai)(zai)10% 以內。
微波再(zai)(zai)生(sheng)法(fa)(fa)將熱(re)量(liang)通(tong)過電(dian)磁能的(de)傳輸直接引入，加(jia)熱(re)迅速且(qie)均勻，大幅降低(di)了再(zai)(zai)生(sheng)時間(jian)，而且(qie)可以生(sheng)成(cheng)孔隙發(fa)達的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)，活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)損耗(hao)較小。微波再(zai)(zai)生(sheng)法(fa)(fa)是一種(zhong)具有經濟優勢和發(fa)展潛力的(de)再(zai)(zai)生(sheng)方(fang)法(fa)(fa)，但目前的(de)研(yan)究(jiu)多停留在(zai)試驗(yan)研(yan)究(jiu)階段(duan)，還沒有大規(gui)模的(de)工業化應用。
3.5 超聲波再生
超聲(sheng)波(bo)(bo)通常是(shi)指頻率介于(yu)2×104 ～109 的(de)(de)(de)聲(sheng)波(bo)(bo)，超聲(sheng)波(bo)(bo)的(de)(de)(de)穿透能(neng)力(li)強、方向性好(hao)，易于(yu)獲得較集中的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)，在(zai)(zai)(zai)密度(du)(du)較大(da)的(de)(de)(de)固體(ti)及液(ye)體(ti)中傳(chuan)播距離較遠(yuan)。超聲(sheng)波(bo)(bo)在(zai)(zai)(zai)液(ye)體(ti)中能(neng)夠(gou)以球面波(bo)(bo)的(de)(de)(de)形式(shi)進行傳(chuan)遞，利用超聲(sheng)波(bo)(bo)在(zai)(zai)(zai)力(li)學方面的(de)(de)(de)攪拌(ban)作用和(he)“空化泡”所產生(sheng)的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)效應(ying)，空化泡不斷膨脹，體(ti)積(ji)達到(dao)一定程度(du)(du)后發(fa)生(sheng)破滅，大(da)量(liang)的(de)(de)(de)空化泡破滅會產生(sheng)很(hen)大(da)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)，使活性炭吸(xi)附的(de)(de)(de)SO2 與活性炭之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)物理結(jie)合(he)減弱并在(zai)(zai)(zai)較短時間(jian)(jian)內解(jie)吸(xi)出來，達到(dao)活性炭再生(sheng)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。
康(kang)文澤(ze)等(deng) 對影(ying)響超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)再(zai)生過程(cheng)的(de)因素進行了研究(jiu)，發(fa)現(xian)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)功率(lv)及(ji)作(zuo)用時(shi)間(jian)對活(huo)性炭(tan)的(de)再(zai)生效(xiao)率(lv)具有(you)較大影(ying)響。王三反[54] 研究(jiu)發(fa)現(xian)活(huo)性炭(tan)粒徑(jing)的(de)大小、再(zai)生時(shi)間(jian)及(ji)吸附質(zhi)的(de)種(zhong)類(lei)對超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)解吸率(lv)及(ji)再(zai)生效(xiao)果有(you)影(ying)響。周鍵(jian)等(deng)研究(jiu)發(fa)現(xian)活(huo)性炭(tan)的(de)再(zai)生效(xiao)率(lv)隨著超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)作(zuo)用時(shi)間(jian)和再(zai)生液溫度升(sheng)高(gao)而增(zeng)加(jia)，但單位時(shi)間(jian)段內再(zai)生效(xiao)率(lv)增(zeng)加(jia)幅度減少，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)空化(hua)作(zuo)用對活(huo)性炭(tan)的(de)物理破(po)壞(huai)小，活(huo)性炭(tan)損耗(hao)低，經(jing)濟指標好。
超聲波再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)法(fa)的(de)(de)優點是(shi)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)能耗(hao)低(di)、工藝及設備簡(jian)單、活性(xing)炭(tan)(tan)損耗(hao)小，而且(qie)可以回(hui)收(shou)有(you)(you)用(yong)物(wu)質，經濟性(xing)好(hao)。不足之處在(zai)于超聲波法(fa)僅對(dui)活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)物(wu)理吸附(fu)有(you)(you)效，而脫(tuo)(tuo)硫(liu)活性(xing)炭(tan)(tan)對(dui)SO2 的(de)(de)吸附(fu)既有(you)(you)物(wu)理吸附(fu)有(you)(you)有(you)(you)化(hua)學吸附(fu)，因此(ci)脫(tuo)(tuo)硫(liu)活性(xing)炭(tan)(tan)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)不完全(quan)。超聲波再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)法(fa)單獨用(yong)于脫(tuo)(tuo)硫(liu)活性(xing)炭(tan)(tan)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)可行性(xing)不大，但可考慮與其(qi)他再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)技術配合使用(yong)。
3.6 其他再生技術
電(dian)(dian)化(hua)學(xue)再(zai)生(sheng)是(shi)利(li)用(yong)電(dian)(dian)解(jie)(jie)質使吸附(fu)(fu)質較(jiao)快脫附(fu)(fu)進入(ru)溶液中再(zai)用(yong)陽(yang)極(ji)(ji)氧(yang)化(hua)劑將吸附(fu)(fu)質氧(yang)化(hua)，使活性炭(tan)實現再(zai)生(sheng)。電(dian)(dian)化(hua)學(xue)再(zai)生(sheng)機理(li)分為二(er)維(wei)電(dian)(dian)極(ji)(ji)體系與(yu)三(san)維(wei)電(dian)(dian)極(ji)(ji)體系：二(er)維(wei)電(dian)(dian)極(ji)(ji)體系下，吸附(fu)(fu)質脫附(fu)(fu)后(hou)遷移到(dao)陽(yang)極(ji)(ji)發(fa)生(sheng)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)反應(ying)或陽(yang)極(ji)(ji)產生(sheng)的氧(yang)擴散到(dao)活性炭(tan)上與(yu)吸附(fu)(fu)質反應(ying)；三(san)維(wei)電(dian)(dian)極(ji)(ji)體系下，直流電(dian)(dian)場將插(cha)在電(dian)(dian)極(ji)(ji)的活性炭(tan)顆粒兩端極(ji)(ji)化(hua)成陽(yang)極(ji)(ji)與(yu)陰(yin)極(ji)(ji)，形成微電(dian)(dian)解(jie)(jie)槽，分別發(fa)生(sheng)氧(yang)化(hua)、還原反應(ying)。電(dian)(dian)化(hua)學(xue)再(zai)生(sheng)法(fa)工藝簡單、能(neng)耗低，可進行在線操作，主要用(yong)于顆粒活性炭(tan)。
超(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)再(zai)生法是以超(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)作(zuo)(zuo)為(wei)萃取劑(ji)，通過(guo)調節操(cao)作(zuo)(zuo)壓(ya)力(li)來實現吸附質(zhi)(zhi)的(de)(de)分離。最常用的(de)(de)超(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)是CO2，因(yin)其(qi)無毒、不(bu)可(ke)燃(ran)、不(bu)污染環境，且具有(you)較低(di)的(de)(de)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界點(dian)、穩定的(de)(de)化學性(xing)質(zhi)(zhi)及廣泛的(de)(de)來源。超(chao)(chao)臨(lin)(lin)(lin)(lin)界流(liu)體(ti)(ti)(ti)再(zai)生法操(cao)作(zuo)(zuo)周(zhou)期(qi)短、操(cao)作(zuo)(zuo)溫度低(di)、活性(xing)炭損耗低(di)，不(bu)改變(bian)吸附質(zhi)(zhi)的(de)(de)物理、化學性(xing)質(zhi)(zhi)，可(ke)回收吸附質(zhi)(zhi)，但對設備耐壓(ya)較高，成本較高，目前只是在試驗(yan)研(yan)究階(jie)段。
生(sheng)物(wu)再(zai)生(sheng)法通過(guo)微生(sheng)物(wu)將活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面的(de)吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)降解(jie)，從而恢復活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力。影(ying)響生(sheng)物(wu)再(zai)生(sheng)的(de)因素主要有吸(xi)附(fu)(fu)質(zhi)的(de)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)、吸(xi)附(fu)(fu)的(de)可逆性(xing)(xing)(xing)以及微生(sheng)物(wu)的(de)種類等。生(sheng)物(wu)再(zai)生(sheng)法工藝簡單(dan)，投資與(yu)運(yun)行費用低(di)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)損耗率(lv)低(di)，但再(zai)生(sheng)周期(qi)長，再(zai)生(sheng)效率(lv)恢復緩慢。
光催(cui)化再(zai)生(sheng)(sheng)法利用光催(cui)化劑(ji)，通(tong)過光化學反應使飽和(he)(he)活(huo)(huo)性炭(tan)恢復(fu)吸附性能(neng)，實現(xian)活(huo)(huo)性炭(tan)再(zai)生(sheng)(sheng)]。李素芹(qin)等研究發現(xian)在顆(ke)粒活(huo)(huo)性炭(tan)制造過程中加入TiO2 光催(cui)化劑(ji)，可(ke)提(ti)高活(huo)(huo)性炭(tan)的凈化能(neng)力(li)和(he)(he)光催(cui)化反應速率(lv)。光催(cui)化再(zai)生(sheng)(sheng)法工藝簡單、活(huo)(huo)性炭(tan)損(sun)耗(hao)低，但(dan)再(zai)生(sheng)(sheng)效率(lv)較低。
目(mu)前上述再生方法多(duo)用于處(chu)理(li)廢(fei)水(shui)的(de)飽和活(huo)性(xing)炭再生，對(dui)于脫硫(liu)活(huo)性(xing)炭的(de)再生還(huan)有待進一步研究(jiu)。
4 總結與展望
脫(tuo)(tuo)硫活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)方(fang)法(fa)較(jiao)(jiao)多(duo)(duo)(duo)，傳統的(de)(de)(de)(de)洗(xi)滌再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)和熱再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)技(ji)術(shu)(shu)均較(jiao)(jiao)為(wei)成熟，也有較(jiao)(jiao)多(duo)(duo)(duo)的(de)(de)(de)(de)工業(ye)應用(yong)，但從經濟性(xing)(xing)和有效性(xing)(xing)來說(shuo)仍(reng)存(cun)在許(xu)(xu)多(duo)(duo)(duo)不(bu)足，因(yin)此對其他脫(tuo)(tuo)硫活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)方(fang)法(fa)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究具有重大的(de)(de)(de)(de)意義。目前許(xu)(xu)多(duo)(duo)(duo)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)技(ji)術(shu)(shu)多(duo)(duo)(duo)用(yong)于(yu)水處理方(fang)面(mian)，對于(yu)煙氣脫(tuo)(tuo)硫活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究還較(jiao)(jiao)少，需進(jin)一(yi)(yi)步深入研(yan)(yan)究各(ge)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)技(ji)術(shu)(shu)，確定適合脫(tuo)(tuo)硫活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)高(gao)效、低能耗(hao)(hao)、低炭(tan)損耗(hao)(hao)的(de)(de)(de)(de)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)技(ji)術(shu)(shu)，也可將多(duo)(duo)(duo)種(zhong)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)技(ji)術(shu)(shu)結(jie)合使用(yong)，不(bu)同再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)技(ji)術(shu)(shu)優勢互補，這也是值(zhi)得(de)進(jin)一(yi)(yi)步研(yan)(yan)究和探討(tao)的(de)(de)(de)(de)方(fang)向之一(yi)(yi)。
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