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脱硫脱氮柱状活性炭的吸附原理

2018-12-06 浦士达环保


       我国大部分火电厂面临着加强控制机SO2和NOx排放问题。目前限制推广脱硫脱氮技术的主要因素是初投资大、运行费用高、治污产物利用难、存在已订车很多股的二次污染。
       脱硫脱氮柱状活性炭吸附技术具有能够实现治污产物资源化利用,脱硫脱氮效率高等优点,被认为是一种发展前景的脱硫脱氮技术。在各种烟气治理方法中,活性炭吸附法是唯一一种能脱附烟气中每一种杂质的方法,其中包括SO2、氮氧化物、烟尘粒子、汞、二恶英、呋喃、重金属、挥发分有机物及其它微量元素。发展此类烟气脱硫脱氮技术,有效控制我国燃烧SO2和NOx排放,对于国民经济的可持续发展意义重大。
       1. 脱硫脱氮柱状活性炭原理
       1.柱状活性炭脱硫原理
       柱状活性炭对SO2的吸附包括物理吸附和化学吸附。当烟气中无水蒸汽和氧气存在时,主要发生物理吸附,吸附量较小。当烟气中含有足量水蒸汽和氧,柱状活性炭法烟气脱硫除尘器是一个化学吸附和物理吸附同时存在的过程,首先发生的是物理吸附,然后在有水和氧气存在的条件下将吸附到活性炭表面的SO2催化氧化为H2SO4,二氧化硫的吸附量增大。
       1.2柱状活性炭脱氮原理
       利用柱状活性炭脱氮的技术可以分为吸附法、NH3选择性催化还原法和炽热炭还原法。
       吸附法是利用柱状活性炭的微孔结构和官能团吸附NOx,并将反应活性较低的NO氧化为反应活性较高的NO2。关于柱状活性炭吸附NOx的机理,研究人员还存在较大的分歧。NH3选择性催化还原法是利用脱硫脱氮柱状活性炭吸附NOx,降低NOx与NH3的反应活化能,提高NH3的利用率。
       炽热炭还原法是在高温下利用炭与NOx反应生成CO2和N3。其优点是不需要催化剂,固体炭质价格便宜,来源广,反应生成的热量可以回收利用。然而动力学研究表明,O2于炭的反应先于NOx与炭的反应,故烟气中O2的存在使炭的消耗量增大。
       对脱硫脱氮柱状活性炭性能和机理以及SO2和NOx在柱状活性炭上竞争吸附的机理进行了深入的研究。以高纯度的SO2、空气和水蒸汽的混合气体来模拟实际工业烟气,研究表明,柱状活性炭对SO2的吸附主要是化学吸附,脱硫脱氮柱状活性炭具有较高的脱硫效率,脱硫效率大于96%,以高纯度的NOx、空气和水蒸汽的混合气体来模拟实际工业烟气,研究表明,柱状活性炭对NOx的吸附包括物理吸附和化学吸附,在气流中无SO2气体存在的条件下,柱状活性炭具有较高的脱氮效率,脱硫脱氮柱状活性炭达到动态吸附平衡是,脱氮效率大于75%。
       以高纯度的SO2、NOx、空气和水蒸汽的混合气体来模拟实际工业烟气,研究表明,气流中同时存在SO2和NOX时,柱状活性炭吸附SO2的容量和吸附饱和时间增加,而脱硫效率、吸附速度和吸附带长度变化很小。由于物理吸附的NOx被SO2置换解析,柱状活性炭吸附SO2的容量和动态吸附平衡时间急剧下降,脱氮效率很低,NOx的吸附带长度增加,吸附速度下降。SO2和NOx都不会单独占据柱状活性炭吸附中心,而是共同存在与柱状活性炭吸附中心,柱状活性炭有限选择吸附SO2,物理吸附的NOx被SO2置换解析。化学吸附的NOx能够促进柱状活性炭对SO2的吸附。SO2也能够促进柱状活性炭对NOx的吸附。

 
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