摘要:概(gai)述了(le)傳(chuan)統活(huo)(huo)性炭(tan)和活(huo)(huo)性炭(tan)纖維材料(liao)獨特的吸附性,介紹了(le)活(huo)(huo)性炭(tan)材料(liao)在(zai)煙氣(qi)脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)中的應用原理,同時(shi)建議今后應在(zai)表面改性、脫(tuo)(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)脫(tuo)(tuo)(tuo)硝(xiao)(xiao)反應機理等方(fang)面進行深入研究。

關鍵詞:活(huo)性炭,纖維材(cai)料,脫(tuo)硫,脫(tuo)硝,煙氣

SO2 污染是我國(guo)嚴(yan)重(zhong)(zhong)的(de)(de)環境問題,已經得到了廣(guang)泛的(de)(de)重(zhong)(zhong)視。在眾多的(de)(de)煙氣(qi)脫(tuo)硫脫(tuo)硝(xiao)技(ji)術中(zhong),活性(xing)炭吸附法(fa)是唯一一種(zhong)能(neng)脫(tuo)除(chu)煙氣(qi)中(zhong)多種(zhong)污染物(wu)的(de)(de)方法(fa),其中(zhong)包括SO2、NOx 、煙塵粒子(zi)、汞、二噁英(ying)、呋喃、重(zhong)(zhong)金屬、揮發性(xing)有機物(wu)及其他微(wei)量元素。發展此類煙氣(qi)脫(tuo)硫脫(tuo)硝(xiao)技(ji)術,控制我國(guo)燃煤SO2 和NOx 排放,對于國(guo)民經濟的(de)(de)可持續性(xing)發展意義重(zhong)(zhong)大。

本文介(jie)紹(shao)了傳統活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)和(he)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)纖維在脫硫脫硝(xiao)中的應用,并提出(chu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)材料在大(da)氣(qi)污染(ran)控制中的可用性(xing)以及發(fa)展前景。

1　活性炭

活性(xing)炭具有(you)高(gao)度發(fa)達的(de)孔隙結(jie)構(gou)和(he)(he)巨大的(de)比(bi)表(biao)面(mian)積(ji),因而具有(you)很(hen)強的(de)吸附(fu)性(xing),加之活性(xing)炭表(biao)面(mian)含(han)有(you)多(duo)元含(han)氧官能團,所(suo)以(yi)它既(ji)是優良的(de)吸附(fu)劑(ji),又是催化(hua)劑(ji)和(he)(he)催化(hua)劑(ji)載(zai)體。

1. 1　活性炭脫硫原理

活(huo)(huo)性炭(tan)對SO2 的(de)(de)吸附包括物理(li)吸附和(he)(he)化學(xue)吸附。當煙氣(qi)(qi)(qi)中無(wu)水(shui)蒸汽和(he)(he)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)存在時(shi),主要(yao)發(fa)生物理(li)吸附,吸附量較小。當煙氣(qi)(qi)(qi)中含有(you)足量水(shui)蒸汽和(he)(he)氧(yang)時(shi),活(huo)(huo)性炭(tan)法(fa)煙氣(qi)(qi)(qi)脫硫是一(yi)個化學(xue)吸附和(he)(he)物理(li)吸附同時(shi)存在的(de)(de)過(guo)程。首先(xian)發(fa)生的(de)(de)是物理(li)吸附,然后在有(you)水(shui)和(he)(he)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)存在的(de)(de)條(tiao)件下將(jiang)吸附到活(huo)(huo)性炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)(de) SO2 催化氧(yang)化為H2 SO4。長期(qi)以(yi)來(lai),人們將(jiang)反應的(de)(de)總(zong)過(guo)程用(yong)以(yi)下化學(xue)方程式描述:

SO2 +O2 +H2O — H2 SO4

1. 2　有H2O存在時的活性炭脫硫反應過程

活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭煙氣脫(tuo)硫法不(bu)同于其(qi)他的(de)(de)煙氣脫(tuo)硫技(ji)(ji)術(shu),它是以傳(chuan)統(tong)的(de)(de)微(wei)孔吸(xi)(xi)附原理為理論基礎的(de)(de)一門技(ji)(ji)術(shu)。然(ran)而,這種(zhong)吸(xi)(xi)附作(zuo)用與(yu)常用的(de)(de)工業(ye)吸(xi)(xi)附凈化水(shui)技(ji)(ji)術(shu)有(you)很(hen)大的(de)(de)區別(bie),由于涉及(ji)(ji)到多組(zu)分物質的(de)(de)吸(xi)(xi)附傳(chuan)質,使(shi)其(qi)吸(xi)(xi)附過程(cheng)十分復雜(za)(za)。在(zai)(zai)有(you)水(shui)存(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)條件(jian)下(xia),在(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面(mian)附近(jin)、表面(mian)、中孔、大孔以及(ji)(ji)微(wei)孔內,均可(ke)形成水(shui)、水(shui)蒸汽、SO2、SO2 - 3 、SO2 - 4 等(deng)多種(zhong)組(zu)分的(de)(de)復雜(za)(za)混合體,這些(xie)分子(zi)或離子(zi)的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)及(ji)(ji)其(qi)數量, 或可(ke)促進吸(xi)(xi)附性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)提高(gao),或可(ke)制約活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)吸(xi)(xi)附能力。H2O的(de)(de)參與(yu)從根本上改變了SO2 在(zai)(zai)炭表面(mian)的(de)(de)反(fan)應機理,有(you)關反(fan)應過程(cheng)的(de)(de)假(jia)設(she)眾說紛紜。 L izzio、Mochida、Cazorla - Amoros等(deng)人認為SO2 和O2 存(cun)(cun)在(zai)(zai)競爭活(huo)性(xing)(xing)(xing)位的(de)(de)現(xian)象,在(zai)(zai)可(ke)能存(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)3種(zhong)氧化反(fan)應中,只有(you)下(xia)式可(ke)以順利進行[ 1 - 3 ] :

C—SO2 +O2 +C C—SO3 +C—O

即只(zhi)有氣態(tai)的氧才可(ke)以與吸附(fu)態(tai)的SO2 反(fan)(fan)應。 Tamura則認為H2O、SO2 和(he)(he)O2 分子(zi)可(ke)被活(huo)性(xing)炭吸附(fu),只(zhi)要(yao)它們之(zhi)(zhi)間具有足夠近(jin)的距離和(he)(he)一定的空間構型, 彼(bi)此之(zhi)(zhi)間就(jiu)可(ke)直接反(fan)(fan)應, 并最(zui)終(zhong)生成 H2 SO4 [ 4 ] 。在這種理論模型中(zhong),氧化反(fan)(fan)應式為:

C—SO2 +C—O C—SO3 +C

上式為反(fan)應(ying)的控制步(bu)驟,其(qi)余的反(fan)應(ying)步(bu)驟則依(yi)賴于該反(fan)應(ying)的順利(li)與(yu)否。

Zawadzki等(deng)認為(wei)H2O 的(de)(de)(de)(de)參(can)與(yu)改變(bian)了(le)SO2 在(zai)(zai)(zai)炭表(biao)面的(de)(de)(de)(de)反應(ying)機理(li)(li),在(zai)(zai)(zai)無H2O的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)(xia)(xia),氧化(hua)反應(ying)不(bu)能進(jin)行[ 5 ] 。在(zai)(zai)(zai)有(you)H2O存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)(xia)(xia),活性(xing)炭表(biao)面的(de)(de)(de)(de)吡喃(nan)酮(tong)官能團和(he)離域π電子均會與(yu)H2O分子反應(ying)生成(cheng)H2O2 ,而H2O2 可以(yi)將(jiang)SO2 溶于水(shui)后形成(cheng)的(de)(de)(de)(de) H2 SO3 氧化(hua)成(cheng)為(wei)H2 SO4。劉義等(deng)經過多年(nian)深入(ru)細致(zhi)的(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)(lun)分析(xi)(xi)和(he)試驗研究[ 6 ] ,認為(wei)在(zai)(zai)(zai)有(you)水(shui)存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)(xia)(xia),有(you)效(xiao)吸附位的(de)(de)(de)(de)數量并非(fei)由微(wei)(wei)孔(kong)容積和(he)微(wei)(wei)孔(kong)數量決(jue)定,微(wei)(wei)孔(kong)填充理(li)(li)論(lun)(lun)并不(bu)適(shi)用(yong)于水(shui)洗脫附條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)炭脫硫(liu), Tamura機理(li)(li)和(he)Lizzio理(li)(li)論(lun)(lun)均不(bu)適(shi)用(yong)于此種技術, Zawadzki的(de)(de)(de)(de)理(li)(li)論(lun)(lun)分析(xi)(xi)是一(yi)種較(jiao)為(wei)合理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)解釋,活性(xing)炭表(biao)面應(ying)遵循(xun)以(yi)下(xia)(xia)(xia)反應(ying)式:

SO2 ·H2O +H2O2 2H+ —SO2 - 4 +H2O

1. 3　活性炭脫氮原理

活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)脫(tuo)氮技(ji)術可以(yi)分(fen)為吸(xi)附法、NH3 選擇性(xing)(xing)(xing)催化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)法和熾熱(re)炭(tan)還(huan)(huan)原(yuan)法。吸(xi)附法是(shi)(shi)利用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的微孔(kong)結構和官能團吸(xi)附NOx ,并將反(fan)應(ying)(ying)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)較低的NO氧化(hua)(hua)為反(fan)應(ying)(ying)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)較高的NO2。關于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附NOx 的機理(li),研究人員之間(jian)還(huan)(huan)存在(zai)較大的分(fen)歧(qi)。 NH3 選擇性(xing)(xing)(xing)催化(hua)(hua)還(huan)(huan)原(yuan)法是(shi)(shi)利用活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附NOx ,降(jiang)低NOx 與(yu)NH3 的反(fan)應(ying)(ying)活(huo)(huo)化(hua)(hua)能,提(ti)高NH3 的利用率。熾熱(re)炭(tan)還(huan)(huan)原(yuan)法是(shi)(shi)在(zai)高溫下(xia)利用炭(tan)與(yu)NOx 反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng) CO2 和N2 ,優(you)點是(shi)(shi)不需要催化(hua)(hua)劑(ji),固體炭(tan)價(jia)格便宜, 來源廣,反(fan)應(ying)(ying)生(sheng)成(cheng)的熱(re)量(liang)可以(yi)回(hui)收利用。然而動力學研究表明,O2 與(yu)炭(tan)的反(fan)應(ying)(ying)先(xian)于NOx 與(yu)炭(tan)的反(fan)應(ying)(ying), 故(gu)煙氣中O2 的存在(zai)使炭(tan)的消耗量(liang)增大。

唐強對(dui)(dui)活性(xing)(xing)炭(tan)脫硫脫氮(dan)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)和(he)機理以(yi)及(ji)SO2 和(he)NOx 在(zai)(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)上競爭吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)機理進行了深入的(de)(de)研究[ 7 ] 。研究表明:以(yi)高(gao)(gao)純度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)SO2、空(kong)氣(qi)(qi)(qi)和(he)水蒸汽(qi)的(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)來(lai)模擬實際(ji)(ji)工(gong)(gong)業(ye)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi),活性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)(dui)SO2 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)主(zhu)要是化學吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu),其脫硫效(xiao)率大(da)于(yu)(yu)96%;以(yi)高(gao)(gao)純度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)NOx 、空(kong)氣(qi)(qi)(qi)和(he)水蒸汽(qi)的(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)來(lai)模擬實際(ji)(ji)工(gong)(gong)業(ye)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi),活性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)(dui)NOx 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)則包括物理吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)和(he)化學吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)。在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)流中(zhong)無SO2 氣(qi)(qi)(qi)體(ti)存在(zai)(zai)的(de)(de)條(tiao)件下,活性(xing)(xing)炭(tan)具有較(jiao)高(gao)(gao)的(de)(de)脫氮(dan)效(xiao)率,當(dang)活性(xing)(xing)炭(tan)達到(dao)動態吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)平(ping)衡(heng)時(shi), 脫氮(dan)效(xiao)率大(da)于(yu)(yu)75%; 以(yi)高(gao)(gao)純度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)SO2、 NOx 、空(kong)氣(qi)(qi)(qi)和(he)水蒸汽(qi)的(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)來(lai)模擬實際(ji)(ji)工(gong)(gong)業(ye)煙(yan)氣(qi)(qi)(qi),當(dang)氣(qi)(qi)(qi)流中(zhong)同時(shi)存在(zai)(zai)SO2 和(he)NOx 時(shi),活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu) SO2 的(de)(de)容量(liang)及(ji)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)飽(bao)和(he)時(shi)間(jian)(jian)均增加(jia),而(er)(er)脫硫效(xiao)率、吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)速度(du)(du)(du)(du)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)帶長度(du)(du)(du)(du)則變化很小。由于(yu)(yu)物理吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de) NO被SO2 置換解析(xi),活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)NOx 的(de)(de)容量(liang)和(he)動態吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)平(ping)衡(heng)時(shi)間(jian)(jian)急劇下降,脫氮(dan)效(xiao)率很低, NOx 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)帶長度(du)(du)(du)(du)增加(jia),吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)速度(du)(du)(du)(du)下降。SO2 和(he)NOx 都不(bu)會單獨占(zhan)據(ju)活性(xing)(xing)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)中(zhong)心(xin),而(er)(er)是共同存在(zai)(zai)于(yu)(yu)活性(xing)(xing)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)中(zhong)心(xin)。活性(xing)(xing)炭(tan)優(you)先選擇性(xing)(xing)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)SO2 ,物理吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de) NOx被SO2 置換解析(xi)。化學吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)NOx 能(neng)夠促進活性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)(dui)SO2 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)。同時(shi), SO2 也能(neng)夠促進活性(xing)(xing)炭(tan)對(dui)(dui)NOx 的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)。

2　活性炭纖維

與傳統活性(xing)炭(tan)(tan)相比(bi)(bi),活性(xing)炭(tan)(tan)纖(xian)維在(zai)物理和化學性(xing)質上(shang)都(dou)具有(you)顯(xian)著(zhu)優越性(xing)。作為一(yi)種納米(mi)微孔(kong)吸附(fu)材(cai)料,活性(xing)炭(tan)(tan)纖(xian)維有(you)著(zhu)直徑20μm左右的(de)細長纖(xian)維結構和較高的(de)強度,而且可(ke)以加工成各種不(bu)同(tong)的(de)形狀(如氈狀、布狀等(deng)) ;比(bi)(bi)表(biao)(biao)面積可(ke)達(da)2 000m2 /g,其外表(biao)(biao)面積是活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)百倍乃至千倍,從而極(ji)大(da)地(di)增(zeng)加了吸附(fu)和催化能力;由于(yu)其孔(kong)隙都(dou)是納米(mi)尺度的(de)表(biao)(biao)面微孔(kong)( < 2 nm) ,數量豐(feng)富,排(pai)列均勻(yun),不(bu)僅在(zai)吸附(fu)過(guo)程中能減少氣體的(de)擴散阻(zu)力,而且在(zai)脫附(fu)過(guo)程中容易使(shi)活性(xing)炭(tan)(tan)纖(xian)維獲得再生(sheng)。

由于(yu)(yu)活性(xing)炭纖維表面納(na)米(mi)微(wei)孔的(de)富(fu)集作(zuo)用(yong)(yong)(分子(zi)篩效(xiao)應) ,能脫(tuo)除超低濃度的(de)SO2 ,這一點(dian)連目前脫(tuo)硫效(xiao)率最高的(de)濕法脫(tuo)硫工藝都(dou)無法做到[ 8 ] ,不僅可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)電站煙氣(qi)脫(tuo)硫脫(tuo)硝(xiao),還(huan)可(ke)(ke)(ke)用(yong)(yong)于(yu)(yu)繁忙(mang)的(de)十(shi)字路口、公園(yuan)等(deng)處改善環(huan)境。另外,脫(tuo)硝(xiao)過程不需要(yao)添加另外的(de)反應物,可(ke)(ke)(ke)實現同時脫(tuo)硫脫(tuo)硝(xiao),綜合經濟性(xing)優于(yu)(yu)活性(xing)炭。由于(yu)(yu)該方(fang)法具有工藝簡(jian)單、無二次污(wu)染、資源可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)利(li)用(yong)(yong)等(deng)優點(dian),目前已成為世界各國環(huan)保研(yan)究的(de)一個熱點(dian)。

雖然活性炭(tan)纖維價(jia)(jia)格約(yue)是普通(tong)活性炭(tan)的(de)(de)10倍, 但(dan)由于其性能的(de)(de)大(da)幅(fu)度提高,可(ke)以使炭(tan)材料(liao)的(de)(de)用量大(da)大(da)減少、運行(xing)成本降(jiang)低(di)。另外,隨著活性炭(tan)纖維在各行(xing)業中的(de)(de)普遍(bian)應(ying)用,大(da)規模的(de)(de)生產必將(jiang)導致其價(jia)(jia)格不(bu)斷下調。

2. 1　活性炭纖維脫硫原理

基于活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)纖(xian)(xian)維具(ju)有常規活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)無法(fa)比(bi)擬的吸附性能(neng),用于SO2 脫(tuo)除具(ju)有廣闊的應用前(qian)景。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)纖(xian)(xian)維應用于煙道氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)連(lian)續脫(tuo)除SO2 的反應原理見圖1[ 9 ] 。SO2 在(zai)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)纖(xian)(xian)維上吸附后(hou),在(zai)氧氣(qi)(qi)存在(zai)下被催(cui)化(hua)氧化(hua)為SO3 , SO3 再(zai)與煙氣(qi)(qi)中(zhong)(zhong)的水蒸(zheng)汽作用形成硫(liu)酸(suan),后(hou)者被活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)纖(xian)(xian)維上冷凝的過量水洗脫(tuo),從而(er)空出SO2 吸附部位(wei),使SO2 的吸附、氧化(hua)水合及硫(liu)酸(suan)解(jie)吸等循環連(lian)續不斷地進行下去,這樣既(ji)可(ke)(ke)以(yi)避免(mian)炭(tan)(tan)材料(liao)由于磨損或再(zai)生(sheng)導致的損耗(hao)及活(huo)(huo)性下降,也可(ke)(ke)以(yi)避免(mian)對炭(tan)(tan)材料(liao)的頻繁(fan)再(zai)生(sheng),從而(er)降低了操作運行成本。

2. 2　NOx 的脫除

NOx 也是大(da)氣(qi)(qi)污染的(de)(de)主要物(wu)質(zhi)之一。用(yong)NH3 選(xuan)擇性(xing)(xing)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原( SCR)工藝(yi)脫除煙(yan)(yan)道(dao)(dao)氣(qi)(qi)中NOx已(yi)得到(dao)(dao)廣泛(fan)應用(yong),常(chang)用(yong)的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑有金屬(shu)(shu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)、沸(fei)石和(he)活性(xing)(xing)炭(tan)等。為確保獲(huo)得較高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)NOx 去除率,金屬(shu)(shu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑和(he)沸(fei)石催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑需(xu)在(zai)(zai)180～330 ℃溫(wen)度范(fan)圍內(nei)使用(yong),溫(wen)度太高(gao)(gao)(gao),NH被氧化(hua)(hua)(hua)(hua);溫(wen)度太低(di),催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑活性(xing)(xing)不高(gao)(gao)(gao)[ 10 ] 。SCR工藝(yi)的(de)(de)缺(que)點是有時(shi)需(xu)要重新(xin)加熱煙(yan)(yan)道(dao)(dao)氣(qi)(qi)。郭(guo)占成[ 11 ]將瀝青基(ji)(ji)活性(xing)(xing)炭(tan)纖(xian)維經(jing)硫酸活化(hua)(hua)(hua)(hua)處理后,對(dui)煙(yan)(yan)道(dao)(dao)氣(qi)(qi)中NOx 進(jin)行選(xuan)擇性(xing)(xing)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原, 當氣(qi)(qi)體(ti)中氧低(di)于10%時(shi),對(dui)NOx 選(xuan)擇性(xing)(xing)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)還(huan)原的(de)(de)活性(xing)(xing)得到(dao)(dao)較大(da)提高(gao)(gao)(gao)。I. Mochida[ 8, 12 ]等系(xi)統研究(jiu)了一系(xi)列瀝青基(ji)(ji)活性(xing)(xing)炭(tan)纖(xian)維的(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)能(neng),發(fa)現在(zai)(zai)室溫(wen)下(xia)一種活性(xing)(xing)炭(tan)纖(xian)維可將煙(yan)(yan)道(dao)(dao)氣(qi)(qi)中的(de)(de)NO 還(huan)原到(dao)(dao) 10mL /m3 以下(xia);同時(shi),研究(jiu)還(huan)發(fa)現,經(jing)過高(gao)(gao)(gao)溫(wen)加熱處理,活性(xing)(xing)炭(tan)纖(xian)維具有更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)活性(xing)(xing)。

M. Shirahama[ 4 ]等(deng)在室溫下將(jiang)尿素負載于活(huo)性炭纖維上, 脫除(chu)還原空(kong)氣中的NO, 可以將(jiang)50 ～ 1 000mL /m3 的NO還原成(cheng)氮氣,而(er)且能夠(gou)持續還原直(zhi)至(zhi)尿素完全消耗。

2. 3　活性炭纖維今后的研究方向

與其他脫硫(liu)脫硝方法相比,活性(xing)炭纖(xian)維(wei)的(de)脫硫(liu)脫硝具有工藝簡單(dan)、無二次污染、資源可再生利用(yong)等(deng)優點,應用(yong)前景十分廣(guang)闊(kuo)。但在(zai)反應機理(li)、活性(xing)炭纖(xian)維(wei)制備和改性(xing),以及同(tong)時脫硫(liu)脫硝方面(mian)有許多基礎性(xing)研究(jiu)工作有待(dai)深入。另外在(zai)實用(yong)化方面(mian),工藝流程設計也是進一(yi)步研究(jiu)的(de)內(nei)容。因此,今(jin)后(hou)活性(xing)炭纖(xian)維(wei)脫硫(liu)脫硝的(de)主要研究(jiu)方向可歸納為:

(1)活(huo)性(xing)炭纖維脫硫、脫硝(xiao)內在機理,特別(bie)是表面(mian)官能團與(yu)其脫硫、脫硝(xiao)性(xing)能的關系;

(2)活(huo)性(xing)炭纖維的改性(xing)方(fang)法(fa);

(3)活(huo)性炭纖維脫(tuo)(tuo)硫、脫(tuo)(tuo)硝中的(de)相互影響,及其脫(tuo)(tuo)硫、脫(tuo)(tuo)硝的(de)工況優(you)化。

3　結語

目前,活(huo)性(xing)(xing)炭法脫(tuo)(tuo)除燃煤煙氣中NOx 還(huan)(huan)沒(mei)有(you)(you)(you)達到工業應(ying)用(yong)水平(ping),活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)NOx 的(de)性(xing)(xing)能、吸(xi)(xi)附(fu)反應(ying)機理,最佳脫(tuo)(tuo)氮(dan)條(tiao)件(jian)等還(huan)(huan)有(you)(you)(you)待進一步研(yan)(yan)究(jiu)。活(huo)性(xing)(xing)炭法煙氣脫(tuo)(tuo)硫(liu)已有(you)(you)(you)了成功(gong)應(ying)用(yong)的(de)實例(li),然(ran)而(er)仍有(you)(you)(you)許多問(wen)題有(you)(you)(you)待研(yan)(yan)究(jiu),例(li)如溫(wen)度(du)、水等對活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能的(de)影(ying)響規律以及脫(tuo)(tuo)硫(liu)的(de)最佳條(tiao)件(jian)等。開發新型活(huo)性(xing)(xing)炭(增加強(qiang)度(du)和吸(xi)(xi)附(fu)容量) 、降(jiang)低活(huo)性(xing)(xing)炭再生的(de)能耗、改善脫(tuo)(tuo)附(fu)方式、有(you)(you)(you)效提高脫(tuo)(tuo)附(fu)效率是活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)法的(de)進一步研(yan)(yan)究(jiu)方向。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章