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成功案例

 臭气处理装置
0、引言
   中国的能源结构决定了煤炭未来相当长的时期内仍将是主要能源,煤炭燃烧过程中产生大量的SO2,不仅污染了环境,而且改造了硫资源的浪费。目前,燃煤电厂普遍采用石灰石-石膏湿法臭气臭气脱硫技术,产生了大量的臭气脱硫副产物难以利用,造成二次污染。而活性炭(焦)臭气脱硫是 一 种可资源化的干法臭气臭气脱硫技术,在国内外得到了广泛的研究,该技术还可以同时脱除NOx、SO3 、HCI、HF、二哑英、重金属等,有着广泛的发展和应用前景。
   活性炭臭气臭气脱硫工艺中 ,活性炭不仅作为吸附剂,吸附臭气中的SO2,同时也是催化剂,在臭气中O2和H2O的作用下,把SO2催化氧化为H2SO4,储存在活性炭微孔内,然后通过再生过程恢复活性炭的活性,同时回收硫资源。活性炭臭气脱硫涉及到吸附-催化氧化,过程复杂,不仅活性炭孔隙结构影响其臭气脱硫性能,而且活性炭的表面化学性质也会影响其臭气脱硫性能,充分了解活性炭物理化学性质对其臭气脱硫性能的影响,阐明活性炭臭气脱硫的机理,对活性炭的开发及活性炭臭气脱硫工艺的 发展是十分必要的。
   本文在分析国内外研究结果的基础上,综述了活性炭孔隙结构及表面化学性质对其臭气脱硫性能的影响、阐述了SO2在活性炭上的反应机理,并指出了未来研究方向。
 1、活性炭孔隙结构对臭气脱硫性能的影响
   活性炭的孔隙结构包括比表面积、孔容积、孔径及其分布。Lua、Rubio、Marin研究发现活性炭的比表面决定着其臭气脱硫性能。陶贺、Izquierdo发现活性炭的比表面积、微孔孔容积与其臭气脱硫性能之间存在正相关性;但Delay研究发现活性炭的臭气脱硫性能和比表面积、孔容积没有相关性。Pinero认为SO2的吸附、氧化与活性炭的孔径分布有关,最佳孔径为0.7mm,孔径分布变宽不利于SO2的吸附和氧化;而张香兰发现随着活性焦的平均孔径的减小,活性焦的臭气脱硫性能增加。 Castilla发现褐煤基活性炭对SO2的吸附能力和吸附速度取决于有利于苯或者乙烷吸附的孔隙结构,虽然提高表面碱性增加了SO2的吸附能力,但适当的微孔结构才是最重要的影响因素。
 2、活性炭表面化学性质对臭气脱硫性能的影响
   活性炭的表面化学性质由其表面化学组成决定,活性炭主要成分是碳元素,还含有O、H、N 、S等其它元素。位于活性炭石墨状微晶平面层边缘的碳原子和在微晶平面层上位于位错、弯曲、离位等缺陷处的碳原子,结构不完整,具有不饱和性,存在高浓度的未成对电子,氧和其他原子吸附在这些缺陷上,形成表面官能团,主要是含氧官能团和含氮官能团。
   Lisovskii研究发现经过浓硝酸氧化后的活性炭对SO2吸附量增加,硝酸氧化增加了活性炭表面酸性含氧官能团的数量,增加了活性炭的吸附和催化氧化能力;Rubio发现具有高氧含量的亚烟煤煤焦呈现高的SO2吸附量。但Daley等对活性炭进行硝酸氧化改性,降低了其臭气脱硫性能;随后对氧化改性的活性进行热处理,提高了其臭气脱硫性能;李开喜、Mochida等对活性炭纤维进行了高温热处理,除去表面含氮官能团,提高了其臭气脱硫性能;Lizzio发现活性炭的臭气脱硫性能与表面含氮官能团的数量成反比,活性炭制备过程中生成的含氧官能团C-O占据了活性炭 的活性位,阻碍了SO2的吸附。经过高温热处理后,含氮官能团分解,活性炭臭气脱硫性能增加,但未能阐明活性位的性质。
   Kisamori、Davini对吸附饱和的活性炭进行加热再生,再生后的臭气脱硫性能降低,主要是因为 在再生过程中,H2SO4被C还原成SO2,同时在活性炭表面生成了含氮官能团,这些含氮官能团阻 碍了SO2的吸附和催化氧化。
   Davini、张永奇发现活性炭材料的臭气脱硫性能随着表面碱性官能团的数量的增加而增加,表面碱性与吡喃酮或 类吡喃酮结构的含氧官能团有关。张守玉考虑了煤种和制备条件对活性焦臭气脱硫性能打电话,结果表明z电子的浓度与活性焦的碱性及其臭气脱硫性能成正比。Mochida认为位于石墨微晶平面层锯齿形边缘的不饱和碳原子是SO2的吸附转化的活性中心;赵修松认为羟基官能团与烯酮基官能团的多少决定了活性炭的臭气脱硫性能,烯酮基是SO2转化的活性中心。
   Xu、Mangun等对活性炭进行了NH3改性处理,在活性炭表面产生吡咯含氮官能团,提高了其臭气脱硫性能。
   综上所述,由于过程的复杂性和材料的差异性,活性炭的孔隙结构及表面化学性质对其臭气脱硫性能的影响的结果互不相同,所做出的解释亦互相矛盾。关于活性炭表面臭气脱硫活性位的性质还未得出一致的结论,有待于进一步的研究。

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