Aktivert karbon har en høyt utviklet porestruktur og et stort spesifikt overflateareal, så det har en sterk adsorpsjon, kombinert med overflaten av aktivert karbon inneholder flere oksygenholdige funksjonelle grupper, så det er en utmerket adsorbent, katalysator og katalysatorbærer.
1.Prinsipp for aktivert karbondesvovelisering
Adsorpsjonen avAktivertkarbon for SO2 inkluderer fysisk adsorpsjon og kjemisk adsorpsjon. Når det ikke er vanndamp og oksygen i røykgassen, oppstår fysisk adsorpsjon hovedsakelig, og adsorpsjonsmengden er liten. Når røykgassen inneholder tilstrekkelig vanndamp og oksygen, er aktivert karbonrørgassavsvovelisering en prosess med både kjemisk adsorpsjon og fysisk adsorpsjon. Fysisk adsorpsjon oppstår først, og deretter katalytisk oksidasjon av SO2 adsorbert på overflaten av aktivert karbon til H2 SO4 i nærvær av vann og oksygen.
2.Aktivert karbondesvoveliseringsreaksjonsprosess i nærvær av H2O
Aktivert karbonrørgassdesulphurization er forskjellig fra annen røykgassdesulphurization teknologi. Det er en teknologi basert på tradisjonell mikroporøs adsorpsjonsteori. Imidlertid er denne adsorpsjonsprosessen svært forskjellig fra den vanlige industrielle adsorpsjonsvannrensingsteknologien, fordi den innebærer multikomponentmateriale adsorpsjon masseoverføring, så adsorpsjonsprosessen er svært kompleks. I nærvær av vann, i nærheten av overflaten av aktivert karbon, overflate, hull, stor pore og mikrohull, kan alle danne vann, damp, SO2, SO2-3, SO2-4 og andre komponenter i den komplekse blandingen, tilstedeværelsen av disse molekylene, eller ioner og dens mengde, eller kan fremme forbedring av adsorpsjonens ytelse, eller kan aktiveres karbon adsorpsjon evne. Deltakelsen av H2O endrer fundamentalt reaksjonsmekanismen til SO2 på karbonoverflaten, og det er mange hypoteser om reaksjonsprosessen. Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros et al. trodde at SO2 og O2 konkurrerer om aktive steder. Blant de tre mulige oksidasjonsreaksjonene kan bare følgende formel utføres jevnt: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, det vil si at bare gassformige oksygen kan reagere med adsorbert SO2.
Tamura trodde at H2O-, SO2- og O2-molekyler kunne absorberes av aktivert karbon. Så lenge det var nær nok avstand mellom dem og en viss romlig konfigurasjon, kunne de reagere direkte med hverandre og til slutt generere H2 SO4. I denne teoretiske modellen er oksidasjonsligningen C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C.
Zawadzki et al. trodde at deltakelsen av H2O endret reaksjonsmekanismen til SO2 på karbonoverflaten, og oksidasjonsreaksjonen kunne ikke utføres i fravær av H2O. I nærvær av H2O reagerer pyranonefunksjonelle grupper og avlokaliserte π elektroner på overflaten av aktivert karbon reagerer med H2O-molekyler for å generere H2O2, som kan oksidere H2 SO3 dannet etter at SO2 er oppløst i vann til H2 SO4.
Vi tror at i nærvær av vann bestemmes ikke antall effektive adsorpsjonssteder av volum og antall mikroporer, og mikroporefyllingsteorien er ikke egnet for aktivert karbondesvovelisering med vannuttåelse, Tamura-mekanismen og Lizzio-teorien er ikke egnet for denne teknologien. Zawadzkis teoretiske analyse er en rimelig forklaring. Overflaten på aktivert karbon skal følge følgende ligning: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.
3.Prinsippet om nitrogenfjerning ved aktivert karbon
Aktivert karbon denitrification teknologi kan deles inn i adsorpsjon metode, NH3 selektiv katalytisk reduksjon metode og varm karbon reduksjon metode. Adsorpsjonsmetoden bruker mikroporøs struktur og funksjonelle grupper av aktivert karbon til adsorb NOx, og oksiderer NEI med lav reaktivitet til NO2 med høy reaktivitet. På mekanismen for aktivert karbon adsorpsjon NOx er det fortsatt store forskjeller mellom forskere. NH3 selektiv katalytisk reduksjonsmetode bruker aktivert karbon til adsorb NOx for å redusere aktiveringsenergien til reaksjon mellom NOx og NH3 og forbedre utnyttelsesgraden til NH3. Varm karbonreduksjonsmetode er bruk av karbon og NOx-reaksjon ved høy temperatur for å generere CO2 og N2, fordelen er at det ikke er behov for katalysator, fast karbon er billig, bred kilde, varmen som genereres av reaksjonen kan resirkuleres. Kinetiske studier viser imidlertid at reaksjonen mellom O2 og karbon er tidligere enn den mellom NOx og karbon, så tilstedeværelsen av O2 i røykgass øker forbruket av karbon.
Resultatene viser at adsorpsjonen av SO2 på aktivert karbon hovedsakelig er kjemisk adsorpsjon, og avsvoveliseringseffektiviteten er mer enn 96% med blandingen av høy renhet SO2, luft og vanndamp for å simulere den faktiske industrielle røykgassen. Blandingen av høy renhet NOx, luft og vanndamp brukes til å simulere den faktiske industrielle røykgassen, og adsorpsjonen av NOx ved aktivert karbon inkluderer fysisk adsorpsjon og kjemisk adsorpsjon. Under betingelse av ingen SO2-gass i gassstrømmen er nitrogenfjerningseffektiviteten til aktivert karbon høyere enn 75% når det aktiverte karbonet når den dynamiske adsorpsjonslikevekten. En blanding av høy renhet SO2, NOx, luft og vanndamp ble brukt til å simulere den faktiske industrielle røykgassen. Da SO2 og NOx var til stede i gassstrømmen, økte adsorpsjonskapasiteten og adsorpsjonsmetningstiden for aktivert karbon, mens avsvoveliseringseffektiviteten, adsorpsjonshastigheten og adsorpsjonsbåndlengden endret seg lite. På grunn av utskifting av NO av SO2, NOx adsorpsjonskapasitet og dynamisk adsorpsjon likevektstid for aktivert karbon reduseres kraftig, nitrogenfjerningseffektiviteten er svært lav, lengden på NOx-adsorpsjonsbåndet øker, og adsorpsjonshastigheten reduseres. Verken SO2 eller NOx okkuperer det aktive adsorpsjonssenteret alene, men sameksisterer i det aktive adsorpsjonssenteret. Aktivert karbon adsorberer SO2 selektivt, og NOx for fysisk adsorpsjon erstattes og løses av SO2. Chemisorbed NOx kan fremme adsorpsjon av aktivert karbon på SO2. Samtidig kan SO2 også fremme adsorpsjon av NOx ved aktivert karbon.
