活性炭纤维脱硫性能研究
活性炭纤维的改性研究和在烟气脱硫中的应用
化 学 活化改 性 主要 是 利 用 化 学 物质 使 ＡＣ Ｆ进
步碳化和活化， 而创造 出更加丰富的微孔 。常 从 用 的活化剂 有碱 金属 、 碱土 金属 的氢 氧化 物 、 机 盐 无
一
类 以及 一些 酸类 。
经（ ＋９盐酸预处理 ３ｒｉ Ａ Ｆ 吸附量 １ ） ０ ｎ的 Ｃ 碘 ａ
了活性 炭纤 维 的发展 方 向 。
关 键词 ： 活性 炭 纤 维 改性 烟 气脱硫
’
活性炭纤维（ Ｃ ） ２ 世纪 ６ 一７ 年代 ， Ａ Ｆ是 Ｏ Ｏ Ｏ 在 碳纤 维工 业 基 础 上 发 展 起 来 的新 一代 多 孔 吸 附 材 料 。其在 宏观 形态 和 微观结 构 上都 与传统 活性 炭有
第 １期
活性炭 纤 维的改性研 究和在烟 气脱硫 中的应 用
２ １
一
－ ４
生产与应 用
七 ｔ ｔ ｔ ’ 、 凸 ７● ，
活性炭 纤 维的 改性研 究和在 烟 气脱 硫 中的应 用
李艳 松 李江 荣 孙 明超 尹华强 郭家秀 楚英 豪 ・ ・ ・ 。 吸 附 工 业 废 水 中 的 Ｆ Ｓ Ｎ一， Ｃ 当活 性 炭纤 维 对 Ｓ Ｎ一的开 路 吸 附 接 近平 Ｃ 衡 时 ， 活性 炭 纤维 电极 进行 ＋ ０ Ｉ 极 化 ， 液 对 ．ｍＡ 溶 中 Ｓ Ｎ 浓 度迅速 下 降 ； 后 改 变极 化 方 向进 行 一 Ｃ 一 随 ０Ｉ ． ｍＡ极 化 ， 溶液 中 Ｓ Ｎ Ｃ 一浓度 增加 。改 变 正负 极 化 的顺序 ， 同样是 负极化 脱 附使 浓度 升高 ， 正极化 加 强 吸附 ， 浓度降低 ［ 。 使 ８ ］
隙结构和表面化学结构来提高 Ａ Ｆ的吸附性能和 Ｃ 氧化性 能 。
活性炭纤维脱除有色冶炼烟气中SO2的性能
活性炭纤维脱除有 色冶炼烟气中 Ｓ ０ ２ 的性 能
４ ９
活性炭 纤维脱 除有 色冶炼烟 气 中 Ｓ Ｏ ２ 的性 能 ＊
范武波 刘勇军 ・ 。 王维竹 郭家秀 ・ 李建军 ・ 。 尹华强 ・ （ １ ． 四川大学建筑与环境 学院， 四川成都 ， ６ １ ０ ０ ６ ５ ； ２ ． 国家烟 气脱硫 工程 技 术研 究 中心 ， 四川成都 ， ６ １ ０ ０ ６ ５ ）
优 于活性炭 ］ 。
灰石一 石膏法等烟气脱硫技术脱除二氧化硫污染［ 。 ］ 。
但对于 Ｓ Ｏ ２ 浓度范围在 ０ 。 １ ９ ， ６ ～３ ％的烟气 目前还 没有特别有效的处理技术 。此外 ， 我国的硫资源相 对 比较贫乏 ， 治理 Ｓ ０ ２ 的 同时对硫资源进行 回收利 用已成为一种必然的趋势［ ４ ］ 。
我国 Ｓ ｏ ２ 污染严重 ， 每年向大气中排放 ２ ０ ０ ０ 万 吨以上 Ｓ ｏ ２ ＿ １ ］ 。有色金属冶炼工业是 Ｓ Ｏ ２ 排放的主 要来源之一 。由于有色金属矿源 、 金属和杂质含量 、
大、 副产物石膏产量大、 利用价值不高等问题［ ６ ］ 。
炭法烟气脱硫技术采用柱 状活性 炭 （ Ｇ Ａ Ｃ ） 或
活性炭纤维为江苏南通生产 的粘胶基活性炭纤 维毡 。
１ ． ２ 实验 方法 １ ． ２ ． １ 孔 隙结构袁征
达缓冲瓶 ， 在增湿瓶加入饱和水蒸气 （ 其含量通过增 湿温度控制） ， 然后通过 Ａ Ｃ Ｆ的反床层 ， 床层温度 由 管式电炉控制。反应器出口气体经过冷凝瓶后通入
冶炼烟气特性各异 ， 烟气中 Ｓ ｏ ２ 浓度分布范围较广
（ Ｏ ． Ｏ ５ －２ ６ ． Ｏ ） ［ 引 。对于 Ｓ Ｏ ２ 浓度大于 ３ 的有 色冶炼烟气可以采用二转 二吸等工艺生产硫酸 ， 对 于Ｓ ｏ ２ 浓度小于 ０ ． １ 的有色冶炼烟气 可以采用石
活性炭脱硫系统性能测试小结 (2)
活性炭脱硫系统性能测试小结2015年6月9日～6月13日，发包方公司工程技术部、总承包方中化建及使用方冶炼厂共同对活性炭脱硫系统进行了为期五天的性能测试，对脱硫效率、床层进口压力、床层阻力降、再生稀酸质量及生产负荷（即通气量）进行了测试、估算及小结，并对相关情况进行了分析、说明。
一、测试数据：经三方参与、确认：8米脱硫塔在达60%设计负荷（即通气量约7.5×104m3/h）生产情况下，脱硫效率平均在89%以上、出口烟气SO2平均＜145mg/m3、进口压力2.76KPa、床层压力降2.27KPa；9米脱硫塔在达45%设计负荷（即通气量约9.4×104m3/h）生产情况下，脱硫效率平均在45%左右、出口烟气SO2平均＜1195mg/m3、进口压力2.76KPa、床层压力降 1.38KPa；吸附再生产生的副产品稀硫酸质量（第一次5#池样品浓度11.44%、含Fe=0.047%；第二次5#池样品浓度2.1%、灰分＜0.02%、含Fe＜0.005%、含As＜0.0001%、含Pb＜0.005%、含Hg＜0.001%、透明度100mm、色度不低于标准）。
（注：生产负荷根据总承包方要求而定：进口压力≯3.0Pa）二、测试数据分析：对照2013年签署的《建设工程施工合同》附件三《技术协议》中相关性能指标值，经三方确认：8米脱硫塔脱硫效率平均89%以上、出口烟气SO2＜145mg/m3满足脱硫塔出口SO2＜200mg/m3的协议要求，床层压力降2.27KPa满足脱硫系统压力降＜3.0KPa的协议要求，故在低负荷生产条件下8米脱硫塔性能基本达标；9米脱硫塔脱硫效率平均45%左右、出口烟气SO2＜1195mg/m3不满足脱硫塔出口SO2＜200mg/m3的协议要求，床层压力降1.38KPa满足脱硫系统压力降＜3.0KPa的协议要求，故在低负荷生产条件且系统本身缺少装填活性炭80m3情况下9米脱硫塔性能不达标，如若9米脱硫塔补充增加活性炭80m3后，按活性炭脱硫率60mg/g估算效率可提高至66%、出口烟气SO2＜741mg/m3，执行协议要求仍不达标；按照GB/T543-2014《工业硫酸》标准，副产品稀硫酸第一次结果浓度11.48%不满足浓度≥15%的要求、含Fe=0.047%不满足含Fe＜0.005%，复检第二次结果浓度2.1%不满足浓度≥15%的要求、灰分、含Fe、As、Pb、Hg、透明度、色度等指标均满足技术协议中所述符合《工业硫酸》标准的要求，不排除存在刻意稀释的可能。
脱硫脱硝用活性炭研究进展
脱 硫 脱 硝 用 活 性 炭 研 究进 展
谢新苹 ， 蒋剑 ， 康 ， 辛成 孙 卢
（ 中国林业科 学研 究院 林产化 学工业研 究所 ； 生物质化 学利用国 家工程 实验 室； 家林业局 林产化 学工程 国
重点开放性 实验 室； 苏省 生物质 能源与材料 重点 实验 室，江 苏 南京 ２０ ４ ） 江 １０ ２ 摘
性炭具有很强的吸附性 ， 同时既可作载体制得高分散 的催化剂 ， 又可作还原剂参与反应 ， 降低反应温
收 稿 日期 ：０ ｌ ８—２ ２ １ —Ｏ ５
基金项 目： 十一五” “ 国家科技 支撑计 划资助（０ ９ Ａ Ｂ Ｂ ３） 国家林 业局林 业公 益性行 业专项 （ ００ ４ ５ ） ２０ Ｂ Ｄ １ ０ ； ２ １０ ０ １ 作者简介 ： 谢新苹（ ９ ７一） 女 ， １８ ， 山东滨州人 ， 硕士生 ， 主要从事活性炭制备与应用方 面的研究 ； ｍａｌｘｅｉｐｎ －０ ＠１ ３ ｃｍ Ｅ－ ｌ：ｉｘｎｉｇ０ ０ ６ ．ｏ ｝ 通讯作者 ： 蒋剑春（ ９ ５ ， ， １５ 一） 男 研究 员 ， 士 ， 博 博士 生导 师 ， 主要 从事 生物质 能源 和炭 材料 的研 究开 发工作 ； － ａ ：ｉ ｅｅ ｙ Ｅｍ ｉ ｂ — ｒ ＠ ｌ ｏｎｇ
才能进行化学吸附 ， 物理 吸附量 的减少会导致反应介 质减 少 ， 从而 限制化学反应速 率 。张鹏宇［ ２ 研 ０
究 发 现 ， ｓ 和 Ｎ 同时存 在 时 ，Ｏ 和 Ｎ 当 Ｏ Ｏ Ｓ Ｏ相 互 竞 争 吸 附 位 。根 据 吸 附 理 论 ，Ｏ Ｓ 的分 子 直 径 、 沸
点、 偶极矩等都大于 Ｎ Ｏ的 ，Ｏ 要优先吸附 ， ｓ： 影响 了 Ｎ Ｏ向 Ｎ ： Ｏ 的转变 ， 并且在吸附 的 ｓ Ｏ 和形成的
活性炭纤维联合脱硫脱硝的机理分析
活性炭纤维联合脱硫脱硝的机理分析发表时间：2020-11-27T06:56:03.410Z 来源：《防护工程》2020年23期作者：程丽英王龙[导读] 纤维状活性炭在N2中，吸附SO2和NO是因为纤维状活性炭表面的有氧成分，使官能团发生氧化。
陕西龙门钢铁有限责任公司陕西韩城 715405摘要：活性炭纤维(ACF)作为一种新型炭质吸附催化材料，具有较大的比表面积，较快的吸附速率和优越的脱附再生性能。
由于ACF具有脱硫脱氮联合的特点，且在脱氮过程中不产生二次污染，大大降低了生产成本，因此在脱硫脱氮联合应用中受到了广泛关注。
关键词：活性炭纤维(ACF)；脱硫脱硝；傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)；程序升温脱附试验(TPD)；纤维状活性炭是一种高效活性吸附材料和环保工程材料，其性能远优于活性炭。
为研究纤维状活性炭的机理，对粘胶基活性炭纤维表面吸附空气中的SO2和NO进行了实验研究，并与傅里叶变换红外光谱分析相联系，采用程序升温脱附实验进行观察，研究了纤维状活性炭表面决定其性质的官能团的变化和吸附能力。
研究发现，亚硝基基团向SO2提供了吸附位置；纤维状活性炭在N2中，吸附SO2和NO是因为纤维状活性炭表面的有氧成分，使官能团发生氧化。
一、NOx的来源及危害氮氧化物是我国大气污染中最主要的物质。
其主要来源于燃煤电站排放烟气，汽车尾气及冶金工业中燃烧排放烟气。
氮氧化物（简称为NOx）对生态环境具有很大的破坏作用。
其能够引起酸雨并引发水体的富营养化；NOx在阳光照射条件下可以产生光化学烟雾；同时NOx对人体呼吸道会产生刺激作用，引起呼吸系统疾病。
空气中的氮氧化物最主要的来源是燃煤电厂排放的烟气。
我国燃煤电站氮氧化物的排放总量逐年增加，且增长速率不断加大。
燃煤电站燃烧产生的烟气中氮氧化物约95%左右为NO，余下的为NO2，可见NO2在烟气中的比重较少，燃煤电站氮氧化物的排放控制主要集中在NO的脱除。
二、活性炭纤维与活性炭的特点与区别1.物理孔结构区别。
活性炭联合脱硫脱硝技术探讨
活性炭联合脱硫脱硝技术探讨一、活性炭联合脱硫脱硝技术的原理活性炭联合脱硫脱硝技术是一种通过在燃煤锅炉烟气中喷入活性炭并将矿物吸附剂与之混合，以达到同时去除烟气中的二氧化硫和氮氧化物的技术。
该技术主要包括两个部分，一是活性炭脱硫技术，二是活性炭脱硝技术。
在活性炭脱硫技术中，烟气中的二氧化硫在与喷入的活性炭接触后，通过化学吸附和物理吸附等机制吸附到活性炭上，从而实现了对二氧化硫的去除。
而在活性炭脱硝技术中，喷入的活性炭与氨气在燃煤锅炉的烟气中发生氨基化反应，生成亚硝酸盐或亚硝酸，再通过亚硝化反应将NOx还原成N2。
二、活性炭联合脱硫脱硝技术的优势与传统的脱硫脱硝技术相比，活性炭联合脱硫脱硝技术具有一系列明显的优势。
活性炭联合脱硫脱硝技术具有高效率的特点。
在活性炭的作用下，烟气中的二氧化硫和氮氧化物可以被有效地吸附和还原，使脱硫脱硝效率得到大幅度提高。
该技术具有良好的适应性。
活性炭联合脱硫脱硝技术能够适用于不同种类的燃煤锅炉，且对烟气中的杂质和湿度变化的适应能力强。
活性炭联合脱硫脱硝技术具有较低的成本。
相比传统的脱硫脱硝技术，该技术需要的设备和投入都相对较少，且运行成本也较低。
活性炭联合脱硫脱硝技术对环境的影响较小。
该技术在去除大气污染物的产生的废渣也相对较少，对环境影响较小。
三、活性炭联合脱硫脱硝技术的应用活性炭联合脱硫脱硝技术已经被广泛应用于我国的电力、冶金、化工、石化等行业。
以电力行业为例，由于燃煤锅炉是主要的大气污染源，因此脱硫脱硝技术在电力行业中有着广泛的应用前景。
在大型火电厂中，通过引入活性炭联合脱硫脱硝技术，可以有效地降低烟尘、二氧化硫和氮氧化物的排放浓度，实现了大气污染物的减排。
该技术也为火电厂的清洁生产提供了有力的技术支持。
活性炭联合脱硫脱硝技术还可以应用于一些特殊行业，如冶金、化工等。
在这些行业中，由于生产过程产生的废气中含有较高浓度的二氧化硫和氮氧化物，因此引入该技术可以有效地减少废气对环境的影响，保障生产过程的环境安全。
炭法烟气脱硫中的脱硫剂研究进展
第 ６期
炭 法烟 气脱硫 中的脱硫 剂研 究进 展
２ ｌ
结构中释放出来， 从而使活性炭循环利用。活性炭脱 硫的机理大致可以表示为以下几个反应 ：
表 １ 活性炭脱硫工艺实例￣ １ ４０ －］
工艺名 称
吸附设备
再生方式
规模／ ｍ ・ － 建成年份 Ｎ ｓ ｈ１
优缺点
５＝ （ 筒 ５＝ ） （２ ） ） 【２ ）
陶瓷材料 的强度较高， 且在烧制前具有很强的 可塑性 ， 许多学者将其与活性炭相结合， 以便得到高 强度的吸附剂 。林冠烽等［］ １将活性炭与 陶土采用 共混法互相混合， 制成炭／ 陶瓷复合材料作为一种提 升活性炭脱硫剂机械强度的方法 ， 但是活化过程 中 采用氧化气氛， 使得活性炭有所损失 ， 吸附性能有所 下降。Ｖ ｌ ｓ ｏｉ等Ｌ 采用浸渍法在蜂窝陶瓷基 ａ ｅ－ ｌ ｄ Ｓ ｓ １ ］ 体外复合上一层 活性炭 ， 制成活性炭陶瓷蜂窝载体 ， 并 通过 物理 活化制 得 比表 面积 达 １５ ｍ。ｇ 抗 压强 ４０ ／ ， 度达 １ＭＰ 的优质吸附材料。 ６ ａ 活性炭的最佳脱硫温度一般为 ３ —８ ℃， ０ Ｏ 而烟 气排放的温度一般为 １０ ２ ℃［ ， Ｏ —１０ １ 所以在烟气排 引 放温度下直接采用活性炭进行脱硫 ， 会存在吸附速 率慢、 反应活性低等问题 。要解决该问题 ， 必须增强 其吸附能力或催化氧化能力。因此 ， 一般情况下， 需 要对活 性炭进 行 酸碱改性 或负 载金属 氧化 物组 分 以 达到工业化应用的要 求。Ｚ ｕ ２ 在烟气 同步脱 ｈ 等［ ｏ 硫脱硝中， Ｎ ｚ ０ 和 Ｋ 将 ａＣ ３ ＯＨ用来进行活性炭 的改 性， 并得 到在质量分数分别为 ４ 和 ２５ 时， ． 脱硫 吸附效 果最 佳 。Ｗａｇ等［ ｎ ２ 玎将 １０ ３０ ／ ５ ～ ０ｇ Ｉ 的 Ｍｎ １ Ｍｇ Ｉ Ｃ Ｃ２Ｃ ＣｚＮ Ｃ２ Ｃ２ Ｃ２ ｏ １、 ｕ Ｉ ｉ１ 、 、 、 分别负载在活性 炭上进行脱硫研究 ， 最后 得出 Ｃ Ｃ。 ｏｌ 负载 的活性炭 具有最佳的脱硫效果， 并且可以增加大量活性位。
活性炭脱硫性能分析
性能 、 以及 独特 的孑 隙结 构 和表 面化 学 特性 ， 格 Ｌ 价 便 宜 、 源 广泛 ， 定 了活性 炭 作 为 一种 脱 硫 剂 具 来 决 有 非常好 的先 天条件 。 我 国的活 性炭 工业 发展 迅速 ， 均年增 长 率超 平
要 在 活性 炭孑 隙 的 内表面上 进 行 。由于表 面 自由能 Ｌ
活 性炭 可再 生循 环 使用 ２～ ０次 。 ０３ 再 生 活 性 炭 的方 法 主 要 是 ［ ① 用加 热 的 氮 气 ３ １ ：
通 入 活性 炭 吸 附器 ， 活 性 炭 吸 附器 再 生 出来 的硫 从
在 １０ １０ ２ ～ ５ ℃变 为液 态硫 放 出 ， 气再 循 环使 用 。 氮 ②
【圆圄圈 硼
Ｐ ｛ ｛ Ⅲ ｍ ｍ Ⅷ∞ 山 西煤 炭 Ｓ ＡＮ Ｈ ＸＩ ＣＯＡＬ
第３ 卷 第４ ０ 期
文章 编 号 ：６ ２ ５ ５ （０ ０ ０ — ０ ８ ０ １７ — ００ ２ １ ）４ ０ ７ — ３
活性炭脱硫性能分析
工 平 王 翠 萍
（ 山西煤炭职业技术学 院 煤化工系 ， 山西 太原 ００３ ） ３ ０ ８
摘 要 ： 绍 了 活性 炭 脱 硫 剂 脱 硫 和 再 生 的 基 本 原 理 ， 析 了 活性 炭 脱 除无 机 硫 、 机 硫 的 效 果 ， 证 了 活性 炭 介 分 有 验 再 生的 最 佳 温度 ， 活性 炭 新技 术研 究做 提 供 参 考 。 为
关 键 词 ： 性 炭 ； 硫 效 果 ； 生 温度 活 脱 再
用 过热 蒸 汽通 人 活 性 炭 吸 附器 ， 再 生 出来 的硫 经 把
的存 在 ， 性炭 对 工 业气 体 中的 水分 子 具 有 一定 的 活
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收稿日期:2003-01-15.作者简介:钟 毅(1977-),男,硕士研究生;武汉,华中科技大学煤燃烧国家重点实验室(430074).基金项目:国家重点基础研究专项经费资助项目(G199902212).活性炭纤维脱硫性能研究钟 毅 曾汉才 金 峰 许绿丝(华中科技大学煤燃烧国家重点实验室)摘要:结合仪器分析与吸附模型分析了活性炭纤维(ACF )和颗粒状活性炭(GA C)的孔与表面特性.在不同工况下进行了ACF 和GA C 的脱硫实验.结合经典的吸附理论和实验结果论讨论了影响ACF 和GAC 脱硫性能的因素.在大量实验数据和数据分析的基础上,比较了活性炭纤维和传统的颗粒状活性炭的脱硫性能,得出A CF 的动态脱硫性能明显好于GAC 的结论.关 键 词:活性炭纤维;颗粒状活性炭;脱硫性能中图分类号:T Q 536.2 文献标识码:A 文章编号:1671-4512(2003)08-0053-03活性炭吸附脱硫在治理大气污染的同时可以通过活性炭的再生回收硫资源,从经济上有很大的优势.活性炭纤维(ACF)具有直径纤细、微孔分布集中、快速的吸脱附,能提供较大吸附容量和高比表面积以及再生后仍然能保持较高活性等特点[1].本文研究了ACF 和颗粒状活性炭(GAC)的表征和在几个不同条件下两者脱硫性能的比较.1 样品测试与分析1.1 吸附等温线采用商用ACF 和GAC 为吸附剂样品,测定两者的比表面积、孔结构参数以及吸附等温线.根据IUPAC(国际纯理论与应用化学联合会)对吸附等温线的分类,由图1可知ACF 和GAC 的吸附等温线分别属于第Ñ类和第Ò类吸附等温线[2].对ACF 而言,吸附平台的斜率是由于其结图1 吸附等温线构中存在少量中孔以及其外表面积在较高相对压力下发生毛细凝聚所致;而对GAC 来说,其吸附量随相对压力的增高继续增加.当相对分压p /p 0超过0.8时迅速上升,说明其结构中含有较多的中孔,这些都可以从图1和2中看出.图2 d V /d[log(D /nm)]吸附孔容积曲线1.2 孔结构表征通过仪器和模型计算得到ACF 和GAC 的比表面积和孔容积数据.对ACF 和GAC 通过BET 模型计算得到的比表面积S BET 分别为1618.8和770m 2#g-1.相应地,通过BJH 模型计算得到其比表面积S BJH 和孔容积V BJH 分别为301.6,123.7m 2#g-1和0.208,0.148mL #g-1,平均孔径为1.42和1.74nm.可以看出,ACF 的各种比表面积都是GAC 的两倍以上,这表明ACF 比GAC 有更大的吸附表面积.由图2可以看出,ACF 在孔径为小于5nm 的微孔容积约占总孔容积的90%,而GAC 孔径第31卷第8期 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) V ol.31 No.82003年 8月J.Huazhong U niv.of Sci.&T ech.(N ature Science Edition)A ug. 2003分布范围很大,且是以中孔和大孔为主,微孔不到20%.微孔是由纤细的毛细管壁构成的,因而使表面积增大,相应地也使吸附量提高.但能利用这些表面积的仅仅是可进入微孔的小分子,因而吸附时起分子筛作用,赋予其吸附选择性[3].ACF 的微孔直接开口于表面,而GAC 的微孔在最内部.根据吸附理论可以知道,吸附过程中,吸附质直接在ACF 表面进行连续吸附;而要进入GAC 的微孔则先后要通过中孔和大孔,使其快速和大量吸附受到限制[4].2 脱硫实验2.1 实验装置实验装置如图3所示.三通起取样口的作用,温度的监测通过热电偶实现.烟气成分的测定由烟气分析仪完成.为避免GAC 的装填量太少造成气体短路造成试验的误差,同时要考虑两者处于相同的工况下便于进行比较,在实验中各取6g 吸附剂样品.根据文献[5]的结论,流量大于400mL/min 时可以消除外扩散的影响,当空速比很大而纤维直径很小时可以忽略内扩散的影响.故实验中模拟烟气以3L/min 的流量通过反应器,反应温度分别取70e ,110e 和150e 三组,入口SO 2浓度见图4,平衡气体采用(O 2+N 2),实验以模拟烟气含气态水和不含水两种方式进行.图3 实验装置示意图1)混气瓶;2)恒温水浴;3,6)流量计;4,7)三通;5)反应器;8)抽气泵;9)碱液2.2 实验结果与分析从脱硫曲线图(图4和5)中可看出,ACF 样品在SO 2浓度为855mg /m 3时有较长的穿透时间(从反应开始到在反应器出口检测到SO 2时的时间).SO 2浓度较高时,穿透时间明显减少,进口混合气体中不含水蒸气时(曲线1,2和3)穿透时间比相应情况下含水蒸气时的更短.而GAC 样品的穿透时间为零,但随着进口混合气体中SO 2浓度逐渐增加,脱硫率R 下降速度明显加快.ACF 在脱硫初期有一段穿透时间,累积脱硫量呈直线迅速增加,之后R 迅速下降,这符合典型的吸附层理论.而GAC 一开始就出现脱硫率迅速下降的情况,可能是因为GAC 不易装填规则所致,可见ACF 本身的结构特性比GAC 对实际操作更有利.70e 条件下的实验中(见图4),可以看到一(a)ACF(b)GAC图4 70e 时A CF 和GAC 的脱硫效率曲线入口SO 2浓度:1,4)855mg/m 3;2,5)2280mg/m 3;3,6)4275mg/m 3;4,5,6分别表示模拟烟气含水个平衡区,而不像一般吸附剂在反应的最后脱除率会为零,产生该现象的原因可能与它们的催化性能有关.由于SO 2的键长为(1.432?0.003)@10-1nm 和键角为(119.53?0.4)b ,对ACF 来说,分子直径小于孔径,在微孔中发生毛细凝聚,而对GAC 来说,分子直径远小于孔径,吸附分子易脱附,所以吸附速度快,但是在低浓度下吸附量小.由脱硫机理可知,SO 2被氧化为SO 3并发生跃迁吸附,被吸附到其他活性位.目前对SO 2氧化为SO 3的机制还存在两种意见.一种认为是通过活性炭系材料的表面官能团实现氧化作用的,另外一种认为氧化作用是通过氧气来完成的.根据本实验的结果,本研究倾向于后者,活性炭系材54 华 中 科 技 大 学 学 报(自然科学版) 第31卷(a)ACF (b)GAC图5 110e 时ACF 和GA C 的脱硫效率曲线(参数与说明同图4)料起的是催化作用.因为如果官能团起氧化作用的话,那么随着实验的进行,官能团由于被还原而失去氧化能力,很难出现一个较长的平衡段.只有当氧气作为氧化剂在活性炭系材料的催化下使SO 2被氧化为SO 3,才能保持很长的一段平衡期.在150e 时脱硫率对时间的曲线和110e 相似,但是ACF 样品的实验中穿透时间更短.另外所有样品的脱硫率下降的速度明显高于110e 时相应的情况,在150e 时样品的脱硫能力极低,限于篇幅,不再赘述.图5中两组图除反应温度外,其他参数同图4.比较图4和图5可知,无论是ACF 还是GAC 在低温情况下脱硫性能较好,SO 2浓度较低且含水蒸气时脱硫率R 的提高很明显,约为不含水蒸气的两倍以上,而在SO 2浓度较高时脱硫率提高的幅度很小,仅提高1个百分点左右,而在150e 时基本没有改善.在110e 和150e 下,ACF 和GAC 达到平衡时的脱硫率很低,尤其是在150e 时,平衡时脱硫率基本为零,这可能是由于偏离了最佳催化温度导致的.110e 和150e 时烟气中含有水蒸气并没有使脱硫能力增强的一个最重要的原因是在此温度下,水蒸气在炭表面上不能凝结,所以炭表面吸附的SO 3不能和水形成硫酸,也不会发生洗脱现象,当活性位吸附SO 3达到饱和时,将不会再吸附SO 3,从而使脱硫能力降低.参考文献[1]刘振宇,郑经堂,刘平光等.粘胶活性炭纤维的吸附性能及其孔结构表征.合成纤维工业,1998,21(2):24~26[2]傅献彩,沈文霞,姚天扬.物理化学.北京:高等教育出版社,1999.[3]刘振宇,郑经堂,王茂章.活性炭纤维孔结构控制和表面改性.离子交换与吸附,1997,13(4):353~354[4]M ochida I ,Korai Y,Shirahama M ,et al.Renoval ofSO x and NO x over activated carbon fibers.Carbon,2000,38:232~234[5]楚英豪,尹华强,刘中正等.活性炭纤维(ACF)脱硫动力学研究.四川环境,2001,20(2):8~11Study of desulfuration performance of Activated Carbon Fiber (ACF)Zhong Yi Zeng H ancai Jin Feng X u L usiAbstract:The characters of pore and surface of Activated Carbon Fiber (ACF)and Granular Activated Car -bon (GAC)w ere analyzed through the combination of instrument analysis and absorption model.The desulfuration ex periments w ere made in different conditions.T hose factors influencing the desulfuration performance of ACF and GAC w ere discussed in the light of classical absorption theory and the ex perimental results.Based on the abundant data the desulfuration performance of ACF and GAC w ere compared.The conclusion is that the desulfuration performance of ACF ex cels that of GAC greatly.Key words:activated carbon fiber;granular activated carbon;desulfuration performanceZhong Yi Postg raduate;State Key Lab Of Coal Combustion,Huazhong Univ.of Sci.&Tech.,Wuhan430074,China.55第8期 钟 毅等:活性炭纤维脱硫性能研究。