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活性炭孔结构对脱硫脱硝性能的影响

2021-11-09 产品知识

活性炭孔结构对脱硫脱硝性能的影响

1、比表面积

有关孔容和比表面积对活性炭的脱硫性能及硫容的影响的研究很多,其影响结果也不尽相同。

使用水蒸气在850-950℃下活化制备了一系列比表面积的煤质活性焦,使用含SO2 2000ppm的模拟烟气,在5000h-1的空速下进行脱硫研究,发现硫容与总比表面积和孔容均没有关联,但是与微孔比表面积呈现良好的相关性,微孔比表面积较大的活性焦的硫容也呈现出较大值;作者认为微孔是发生脱硫反应的主要场所,脱硫后活性焦微孔容积相比原活性焦减少0.0115cm3/g,证明脱硫之后SO2被氧化成SO3储存在微孔中。

在微波再生过程中C与生成的H2SO4反应造成的碳烧失使得比表面积及孔容增大,300W和400W再生功率下循环17次后碳烧失率分别为19%和27.8%(质量分数),比表面积由最初的524.9m2·g-1上升到721.2m2·g-1,硫容由70mg·g-1上升到了85mg·g-1

在较高的进气浓度和较低的吸附温度下,活性炭的微孔比表面积与SO2吸附量的线性相关系数较大,说明在此条件下SO2的吸附量主要受到微孔的影响,而在低进气浓度和较高的吸附温度下,SO2吸附量不仅与微孔相关,还与SO2进气浓度和床层反应温度有关。

2、孔体积及孔分布

活性炭的孔结构与比表面积可以对脱硫脱硝起到一定的影响。在活性炭的吸脱附过程中,中孔作为传质通道,微孔作为储存场所。

使用椰壳活性炭在30℃下同时吸附H2S(体积分数2%)和SO2(体积分数1%),空速237.7h-1,出口的总硫量可以降低至10mg/m3,吸附的气体量折合成单质硫来计算,在此条件下每克活性炭可吸附64.27mg硫单质,研究发现0.5nm左右的微孔是吸附的主要活性位,中孔对深度脱硫并没有太大贡献。

分别使用椰壳和煤制备了一系列孔隙结构的活性炭并于120℃下进行脱硫,整体上看来,孔隙结构发达的样品具有较高硫容,但是硫容与孔容并不呈线性关系,而在500-800m2/g区间内,比表面积与硫容呈一定的线性关系,作者认为在活性位的数量相当的情况下,大的比表面积有利于活性位的均匀分布,也增加了反应物的扩散区域,因而更能有效利用作为存储空间的孔容。

使用活性炭纤维(ACF)探究了孔分布对活性炭脱硫的影响,发现ACF初始吸附速率与孔径成反比,而总吸附量是由孔径和孔体积共同决定的;高温处理可以增大孔体积,从而提高SO2的吸附量,其中1000℃热处理的ACF表现出了最高的吸附量。

使用ZnCl2活化法制备了一系列废茶活性炭,具有最大的比表面积(1485m2/g)的样品吸附脱硫性能反而较差,微孔孔径增加降低了微孔的吸附势能,不利于活性炭对SO2的吸附,相对而言孔径在0.7nm左右的样品脱硫效果更好。

在较高进气浓度和低吸附温度时,活性炭的总孔容与吸附量呈较好的线性关系,吸附温度298K,进气浓度75000mg/m3时,线性相关系数达到最大值0.9578。而进气浓度较低,吸附温度较高时,活性炭孔容的利用率相对较低,总孔容与SO2吸附量的线性相关系数较小。

丰富的孔结构以及强吸附性是活性炭应用于脱硫脱硝的前提,但是总体而言脱除效果与比表面积和孔径并不一定成正比。活性炭对SO2的吸附性能以及对NO的催化性能受到多方因素的综合影响,除去孔结构,活性炭的表面化学性质也起到了重要的作用。

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