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活性炭对烟气脱硫的效果
文章编辑:优德88官方网站网络部 更新时间:2019-3-26 16:36:47

  烟气脱硫需要具有高硫容量和易再生能力的活性炭。由于微孔有利于二氧化硫的吸附,所以活性炭的分层结构对于二氧化硫去除是理想的吸附剂,而中孔材料能促进气体扩散和最终产物H 2 SO 4的储存。在此,通过新材料和随后的活化合成活性炭,用于去除二氧化硫,并与也具有分级孔结构的煤质活性炭进行比较。此外,这两种活性炭吸附剂的水洗再生性能相对较高,为孔结构中的传质阻力提供了新的见解。

  随着经济的发展,煤消耗排放出大量SO 2导致严重的空气污染。在煤耗和高硫煤的使用持续增加将导致更严重的SO 2的污染。近几十年来,有些地区在石灰石-石膏湿法烟气脱硫方面投入巨大。然而,这种技术耗水量太大,低市场价值的副产物,二次污染的窘境,和CO 2逸出等众多缺点。活性炭材料对于除去SO 2除了可以节约用水,还可以对多元硫资源进行回收,吸附剂循环的优点,整体增加了利用率和减少对环境的影响。目前用于烟气脱硫的活性炭主要是微孔和中孔分层煤质活性炭。

  二氧化硫吸附测量

  二氧化硫吸附实验在固定床反应器中使用2.5g样品在40或80摄氏度下进行。实验系统由管式反应器组成,放置在具有阀和质量系统的立式炉中。流量控制器。质量流量控制器分别用于控制SO 2,O 2和N 2的流量。通过在水浴中在固定温度下鼓泡N 2气流来引入水蒸气。通过调节N 2携带流量来控制H 2 O的流量。使用在线傅里叶变换红外气体分析仪连续监测SO 2,O2,反应器入口和出口的H 2 O浓度。此外,在实验装置中设置旁路以允许在将气体混合物引入反应器之前测量SO 2,O 2和H 2 O浓度。在不同实验中使用的入口气体体积组合物是1500ppm SO 2,有或没有5%O 2,有或没有10%H 2 O,具有N 2平衡,并且总流速为1.2L·min-1。值得一提的是,先前的工作发现入口气体中的CO 2不会影响SO 2去除行为。通过气体分析仪实时记录入口和出口处的SO 2浓度来定义SO 2去除效率与时间的关系。

  水洗再生

  水洗再生通过从内孔中提取吸附物H 2 SO 4来回收饱和吸附剂,这取决于水中的H 2 SO 4差异浓度。首先,将2.5g废活性炭用磁力搅拌棒在100mL水中搅拌15至75分钟的适当时间。过滤并随后在100摄氏度下干燥12小时后,获得再生活性炭并重新用于脱硫。

  两种不同活性炭吸附剂的结构

  大家制备了两种活性炭吸附剂,包括具有分级孔结构的煤质活性炭和有序中孔活性炭,其中微孔嵌入中孔壁中。活性炭的TEM图像和相应的傅立叶衍射图显示在图1a中。TEM图像似乎具有各向同性的横截面结构,显示出孔的随机取向。相反,图1b显示中孔炭样品的二维有序中孔结构的存在。在CO 2活化后燃烧51.9%,有序结构仍然如图1c所示,表明在CO 2处理下有序的细观结构得到很好的保留。

  图1. 分级多孔活性炭的形态特征。

  二氧化硫吸附剂的去除性能

  二氧化硫吸附是活性炭中随后氧化和硫酸形成反应的第一步。所述SO 2独立吸附动力学进行了研究用于活性炭和中孔炭的样品。数据表明,SO 2去除效率在初始阶段达到100%,然后随吸附时间迅速下降。此外,对于两种碳质吸附剂,随着孔体积的增加,去除效率和穿透时间随着燃烧的增加呈现增加的趋势。

  为了更好地理解孔结构的作用,大家研究了活性炭吸附剂中孔径和孔隙模式的影响。从结构表征来看,超微孔体积和微孔体积似乎直接影响不同样品的SO 2吸附能力。考虑到烟气中存在O2和H2O导致活性炭吸附剂中的一系列催化氧化和H 2 SO 4形成反应,研究了模拟烟气中的SO 2去除动力学,如图2所示。不同于SO 2去除效率迅速下降在SO 2分离吸附过程中,在15分钟内,SO 2去除效率逐渐下降到一个值,并且几乎保持稳定,如红色框中所示。相比之下,中孔活性炭大大提高了硫容量,如图2所示。具有相似微孔特征的活性炭比中孔少25%的硫容量。因此,不同的SO 2去除动力学和硫容量表明,在O2和H2O存在下,中孔和孔隙模式应对SO 2的去除产生耦合影响。

  图2.活性炭和中孔活性炭样品的SO 2去除效率与时间的关系。

  吸附剂的再生和循环稳定性能

  为了比较水洗再生对脱硫后活性炭样品的影响,研究了硫容量与活性炭和中孔活性炭的循环次数,如图3所示。活性炭的工作硫容量总体呈下降趋势,第一次脱硫时为75.6 mg·g-1,第8次循环为46.2 mg·g-1,减少率为40.5%,如下图所示。图3a。结果表明,饱和吸附剂对H 2 SO 4的不完全解吸对循环SO 2有明显的负面影响活性炭的吸附性能。用中孔活性炭观察到类似的结果。然而,中孔活性炭的硫容量在8个循环后降低了22.0%,远低于微孔活性炭的降低速率,这表明互连微孔和有序介孔的特性促进了H的解吸。2 SO 4并减少硫容量的减少。

  图3. 吸附剂在八次吸附-再生循环中的硫容量。

  总之,制备了两种活性炭吸附剂,包括煤质活性炭和具有有序中孔的活性炭。比较研究了物理化学特性和产生的SO 2吸附和解吸性能。两种活性炭样品的CO 2活化过程导致丰富的微孔,这对于增强SO 2吸取剂相互作用是必不可少的。特别地,作为吸附的SO 2的发生空间的超微孔体积直接有助于SO 2分离吸附的硫容量。在O 2和H 2 O参与气体组成的情况下,SO 2去除效率似乎达到了一个稳定阶段。相比之下,具有与中孔活性炭样品显示出更高的硫容量,主要是因为有序的分级多孔构型促进H 2 SO 4从微孔传输到孔。同时,中孔活性炭能促进H 2 SO 4水洗再生和循环脱硫-再生性能的解吸效率,进一步表明该孔隙模式在吸附物的扩散和迁移中起关键作用。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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