浸渍改性活性炭脱除低浓度H_2S的研究
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
活性炭脱除煤气中H2S的气氛影响及动力学研究
摘 要 用 活性 炭 对模 拟煤 气 中的 Ｈｚ 行催 化氧 化 脱 除 ， 察 了反 应 温度 、 硫 比 以及 煤 ｓ进 考 氧 气气氛 组成 对 活性炭 催化 氧化 脱 除 Ｈ ｓ行 为 的影 响． 结果表 明 ， 最佳 催化 脱硫 温度 约 为 １ ０℃ ， ８ 氧
硫 比 为 １： ． 气气氛 中， Ｏ， Ｏ。 Ｈ 含 量 的增 加 降低 了活性 炭 的硫 容 ， 水蒸 气含 量 的提 高 ２煤 Ｃ Ｃ 和 而
术 和 工 艺 的研 究 集 中 在 ３ ０ 。 ５ ０ ℃之 间 ｌ ］ 而 ５ Ｃ～ ５ ４ ，
１ 实 验 部 分
１ １ 实 验 原 料 ．
大规 模加 压气 化 工艺 （ ＧＥ， ｈ ｌ和 ＧＳ Ｓ ｅｌ Ｐ等 ） 洗 除 水 尘后 煤气 温度 在 １ ０℃～２ Ｏ℃之 间． ５ ５ 因此 ， 发展 该
（ ｍ０・ｇ ） 一
２ ３ ４ ２．】
（ ｍ。・ｇ ） ｃ 一
０】５ ．８
（ ｍ。・ 一 ｅ ｇ ）
００６ ９
和孔 容 ， 许 多气 体 和 挥发 性 有 机 物 等 具 有 很 强 的 对
吸 附能力 ， 和后 可 以再 生 ， 饱 是一 种 广泛使 用 的 吸附 剂和催 化 剂载体 ． 与其他 工业 脱硫 剂 相 比 ， 有操 作 具 方便 、 硫容 量大 和脱 硫效 率 高 的优点 ， 因而 已得到 广 泛应用 ， 别是 用来 处理 含 低浓 度 Ｈ 特 Ｓ的气 体 ．８３ Ｅ９ ， 在 １ ０℃～２ ０。 度 范 围 内 ， ５ ５ Ｃ温 炭基 吸 附 剂 选 择 性 氧化脱 硫具 有一 定 的应 用 潜 力 ， 国能 源 部 支 持 了 美
（ ｍ ・ｇ ）
２４ ３ ８ ５
改性活性炭吸附净化低浓度磷化氢
（ ａ ｕｔ ｆ ｎ ｉ ｎ ｎａ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄＥ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｋｕ ｍｉｇＵｎｖ ｒｉ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｆ ｃ ｉ ｏ ｖｒ ｍｅ ｔｌ ｃｅ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒ ， ｎ ｎ ｉｅｓｙｏ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｙ Ｅ ｏ ｖ ｔ ａ ｏ （ Ｃ ｄｏｂ ｎ ｉ ｕ ｓｍａ ｄｏｂｎ ｏ ｐ ｎ ｎ ｗａ Ｈ ，ｈ ｄｆ ｄａｔ ａ ｄｃｒ ｎ ＭＡ ）ａ ｓｒｅｔ ｔ Ｃ Ｏ ａ ｉ ｉ ａｓｒｉｇｃ ｍ ｏ ｅ ｔ ｓ ｎｔ ｉ ｉ ｅ ｂ ｗ ｈ ｓ ｔ ｎ
中图 分 类 号 ： Ｔ ２ ．５ Ｑ ２ ． Ｑ０ ８１；Ｔ ４ ４１ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ａｄ ｏ ｐｔｏ ｓ ｒ ｉ ｎ Ｐｕｒｆｃ ｔｏ ｆＬｏ — ｎｃ ｎｔ ａ ｉ ｎ ＰＨ３ｂ ｏ ｆｅ ｔｖａ ｅ ｒ ｎ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｗ Ｃｏ ｅ ｒ ｔｏ ｉ ｙ Ｍ ｄｉ ｄ Ａｃ ｉ ｔ ｄ Ｃａ ｂｏ ｉ
的低 浓度 Ｐ ３ 究并讨论了吸附剂制备时的焙烧温度和吸 附过程 中的氧含量对 改性 炭净化 效率的影响 。实验结果表 Ｈ 。研 明： ０ ＂ 为最佳焙烧温度 ； ％ ｖ Ｉ ３０ Ｃ ２ （０） 为最佳氧 含量 。 经扫描 电镜（Ｅ 、 Ｓ Ｍ） 比表面分析 ２ Ｅ ｆ ］ ． Ｔ ￣ Ｘ射线光 电子能谱（ Ｐ ） Ｂ ｑ Ｘ Ｓ
分析，结果表明：经醋 酸铜 改性 ，能显著提高活性炭对 Ｐ 的吸附能力 ；孔径为 ２ ２ 的微 孔对 Ｐ Ｈ — ０Ａ Ｈ 的吸附起主导作 用；经 Ｃ Ｏ催化 生成的活性氧原子使 Ｐ 氧化为多种形式 的磷氧化物 ，Ｃｕ ｕ Ｏ因转变为 ＣｕＰ 或 Ｃ ３Ｐ ２ ３２ ｕ（Ｏ ）而失去活性 。 关键 词：磷化氢：改性活性炭；吸附净化：醋酸铜
吸附法脱除烟气中二氧化硫的实验研究
吸附法脱除烟气中二氧化硫的实验研究杨嘉谟;苏青青;高凤;刘华洋【摘要】采用改性的活性炭、沸石、累托石和粉煤灰作为固体吸附剂,研究了吸附法脱除模拟烟气中低浓度二氧化硫的可行性,比较了几种固体吸附剂的脱硫效果.研究结果认为4种固体吸附剂在吸附模拟烟气中SO2的吸附能力顺序为:活性炭＞粉煤灰＞累托石＞沸石,其中最佳吸附效果的是活性炭,其最大脱硫率可达98.71%,平均脱硫率也可达到66.58%.探索了改性活性炭脱除烟气中低浓度二氧化硫的影响因素,实验表明:空速对活性炭脱硫效果的影响较大.随着空速的增加,停留时间变短,在同样累计通气时刻,脱硫率下降;低温吸附时,随吸附温度升高,吸附量降低;但在高温出现化学反应吸附时,吸附温度高则反应速度快,脱硫效果好;此外,硝酸浸泡时间越长,活性炭吸附脱硫效果越好.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2008(030)002【总页数】4页(P54-57)【关键词】吸附法;烟气;脱硫率【作者】杨嘉谟;苏青青;高凤;刘华洋【作者单位】武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北,武汉,430074;湖北三峡大学机械与材料工程学院,湖北,宜昌,443003;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北,武汉,430074;武汉工程大学环境与城市建设学院,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】X701.30 引言由于排放烟气中的二氧化硫是造成空气质量恶化、酸雨日益危害严重的主要原因，因此二氧化硫是我国规定的总量控制的大气污染物之一[1].控制燃煤二氧化硫排放的方法主要有三种[2]，即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(亦称烟气脱硫).烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，FGD)是目前应用最为广泛、效率最高的脱硫技术，主要有石灰-石灰石湿法脱硫、吸附法脱硫、选择性催化氧化法脱硫等.吸附法烟气脱硫属于干法脱硫的一种，它是利用吸附剂吸附烟气中的SO2达到净化烟气的目的，并将吸附的SO2变为各种产品加以利用.吸附法脱硫具有二次污染少且吸附剂能反复利用，工艺过程简单的优点.近年来，以活性炭(焦)、煤制脱硫剂、活性炭纤维、沸石、氧化铝等为脱硫剂的烟气脱硫研究较多[3].本研究采用改性固体吸附剂进行模拟烟气中低浓度二氧化硫脱除的实验研究，探索了活性炭、沸石、累托石和粉煤灰改性后脱除烟气中低浓度二氧化硫的可行性，比较了几种固体吸附剂的脱硫效果.1 实验部分1.1 实验药剂主要实验药剂有：硫代硫酸钠(Na2S2O3)，AR，焦碱集团化学试剂厂；氨基磺酸铵(NH4SO3NH2)，AR，天津市福晨化学试剂厂；可溶性淀粉(C6H10O5)，AR，浙江湖州市菱湖食品化工厂；碘化钾(KI)，AR，天津市凯通化学试剂有限公司；氯化钠(NaCl)，AR，天津市科密欧化学化学试剂厂；盐酸(HCl)，AR，武汉市亚泰化工试剂有限公司；硫酸(H2SO4)，AR，武汉市亚泰化工试剂有限公司；硫酸铵[(NH4)2SO4]，AR，天津市德恩化学试剂有限公司；碘(I2)，AR，天津市科密欧化学试剂开发中心.1.2 吸附剂改性本实验在预先研究中发现未经改性的各类吸附剂的吸附性能较差，因此选择了几种改性方法对吸附剂进行改性，预备工作研究表明改性后吸附剂吸附性能均有明显提高.1.2.1 改性活性炭的制备[4] 取一定量的洗净并烘干的活性炭，分别在室温和沸腾的温度下用硝酸浸泡.浸泡时间为4 h.浸泡之后用水洗净，烘干、待用.1.2.2 改性沸石的制备[5] 采用碱液浸泡对沸石进行改性.将一定量的沸石放入烧杯中，用1 mol/L的NaOH溶液浸泡24 h，洗净烘干待用.1.2.3 改性累托石的制备[6] 将钛酸丁酯(C16H36TiO4)在搅拌条件下溶于定量的无水乙醇及二乙醇胺溶液中，搅拌一定时间，得溶液A；按一定的化学计量将蒸馏水和过渡金属盐、无水乙醇配制成溶液B.然后在搅拌的条件下将B溶液倒入溶液A 中，搅拌一定时间制得柱撑剂凝胶C.称取一定量的累托石置于蒸馏水中，并搅拌一定时间制成累托石悬浮液.在一定温度下，将柱撑剂凝胶C加入到不断搅拌的累托石悬浮液中，使其充分反应后，静置24 h，过滤后成型.自然凉干后，于一定温度下焙烧得Ti/Fe层柱成型累托石.1.2.4 改性粉煤灰吸附剂的制备[7] 试验用粉煤灰来自于武汉工程大学学校锅炉房蒸汽锅炉所排出的干渣，利用锅炉排出的煤渣作脱硫剂基本核粒，于110℃下烘4 h后粉碎，过筛后采用石灰裹覆在粉煤灰颗粒表面，制成多孔的钙质粉煤灰脱硫剂.石灰/粉煤灰(质量比)=1/5.1.3 实验步骤将一定体积的吸附剂装入吸附柱中.液态SO2钢瓶减压转化成的SO2气体用毛细管流量计计量后进入气体混和罐.打开空气压缩机的出气阀输入一定量的空气与SO2在气体混和罐内充分混合，经过转子流量计计量.当实验气体的浓度和流量调整好后，同时调节油浴锅温度使其达到吸附温度.温度恒定后，将一定SO2浓度的实验气体通过吸附床层，并按下秒表计时，同时把吸收管的尾气导入含有甲基橙指示剂的50 mL水溶液中.按一定时间间隔采样测定SO2进气浓度以保持进气浓度恒定，同时采样测定床层出口浓度，并记录.当吸附一段时间后，二氧化硫会穿透吸附床层进入装有甲基橙指示剂的尾气吸收瓶中，这时尾气吸收瓶中的黄色会变成红色，尾气通过吸收瓶后排放.到达一定时间后停止试验并按下秒表.采用碘量法测定进出口气体中的SO2含量[8].2 结果与讨论2.1 几种改性吸附剂的穿透曲线比较参考有关文献[9]，结合烟气出口大致温度范围，采用吸附温度为120℃.吸附床层进口气体中SO2浓度(指体积分数，下同)统一为2 000(×10-6).改性后的活性炭、沸石、累托石以及粉煤灰吸附脱硫时的床层出口浓度与时间的关系见图1.可以看出，累托石和沸石虽然经过改性，但吸附能力仍然较差.两者大约吸附20 min左右即出现床层出口二氧化硫浓度迅速上升，说明床层已经被穿透；而改性粉煤灰和活性炭则呈现较好的吸附特性，尤其是改性活性炭大约吸附40 min才会出现穿透现象，比累托石和沸石的穿透时间几乎大1倍.图1 吸附脱硫时各吸附剂的床层出口浓度与时间的关系Fig.1 Relationship between SO2 concentration of exit gas of adsorption bed and adsorption time by different solid adsorbents2.2 几种吸附剂脱硫率比较脱硫效率(η)用公式(1)计算：η=(1-C0/C)×100%(1)式(1)中：C0表示标准状态下吸收塔入口处气体中的SO2的浓度，10-6；C表示标准状态下吸收塔出口处气体中的SO2的浓度， 10-6.平均脱硫率为吸附时间内的平均值，几种改性固体吸附剂的脱硫率见表1.表1 几种改性吸附剂的脱硫率Table 1 Desulfurization rate of modified solid adsorbents吸附温度/℃最大脱硫率/%平均脱硫率/%活性炭12098．7166．58累托石12072．3435．65粉煤灰12090．6150．36沸石12069．1232．49 从表1可以看出，几种吸附剂改性后的吸附脱硫能力顺序为：活性炭>粉煤灰>累托石>沸石，活性炭和粉煤灰的平均吸附脱硫率均可达到50%以上.其中活性炭对烟气中SO2的吸附效果最佳，最大脱硫率可达98.71%，平均脱硫率达到66.58%.图1和表1的实验结果说明：最佳吸附效果的是活性炭，其次是粉煤灰，而沸石和累托石基本不能用作烟气低浓度SO2的吸附.图2为吸附前后活性炭活性表面微孔特征.图2 吸附前(右图)和吸附后(左图)活性炭表面微孔特征Fig. 2 Character of active carbon holes for not gas adsorption (right side) and gas adsorption(left side)2.3 活性炭吸附SO2影响因素经过硝酸浸泡处理改性的活性炭表面含氮官能团增加，含氮官能团是吸附SO2的重要活性中心之一，其吸附SO2可能的机理如下[4]：(2)(3)2NO+O2→2NO2(4)(5)(6)“*”表示该化合物已被吸附在活性中心上.由(3)、(4)式可知，作为氧化剂的NO2被还原为NO，而NO和空气中的O2相互作用又生成NO2.NO起输送氧的作用.从本质上看，[N]*是SO2被空气中的O2所氧化的催化剂，在N活性中心上SO2经氧化生成SO3或经HNO3氧化后的活性炭在高温下进行热处理，使得活性炭表面酸性含氧官能团大量分解，形成了新的碱性部位(如不饱和碳碳键)，所得的活性炭对SO2的吸附转化能力有进一步的提高.2.3.1 空速的影响试验条件：活性炭床层厚度10 cm，吸附温度120℃，SO2浓度2 000(×10-6)，空速分别为0.05 s-1、0.025 s-1、0.01 s-1.所测出口气体中SO2浓度见表2.表2 活性炭吸附时不同空速下床层出口气体中SO2浓度Table 2 SO2 concentration of exit gas of active carbon bed at different spacevelocity×10-6空速/s-10min10min20min30min40min50min60min70min0．05085．6302．6568．8863．8986．5999．5999．80．025048．688．9366．8586．8685．775 6．8888．50．01020．556．8106．8302．6578．8658．8688．6由表2可知，空速对活性炭脱硫效果的影响较大.随着空塔气速的增加，在同样累计通气时刻，脱硫率总体呈下降的趋势.经分析认为：在气流速度较小时，吸附剂的外表面存在一个流层的边界层，随着流速增大，边界层的厚度逐渐变薄，外扩散阻力减小，外扩散传质系数随流速增大而增大，这一点对吸附有利；但同时随着空速增加，含 SO2气体在床层的停留时间较短，使得气流中的SO2还没能与吸附剂充分接触就通过了床层，试验结果表明吸附时此因素的影响更为显著.2.3.2 吸附温度的影响试验条件：吸附剂床层厚度10 cm，入口SO2浓度为2 000(×10-6)，空速0.01 s-1，吸附温度分别为110℃、70℃、50℃、30℃.不同吸附温度下的床层出口气体中SO2浓度见表3.表3 活性炭吸附时不同温度下床层出口气体中SO2浓度Table 3 SO2 concentration of exit gas by active carbon bed at differenttemperature×10-6温度/℃0min10min20min30min40min50min60min70min110020．556．8106．8 302．6578．8658．8688．670097．9212．2317．5428．8867．31096．21 197．350088．2188．8277．9421．9752．7994．81096．630080．1160．0267．1401．7720．8862．4994．6从表3可以看出，采用改性后的活性炭吸附烟气中的SO2，随着吸附温度升高在同样时间内床层出口浓度增大，说明低温下主要为物理吸附，温度升高对吸附不利，易导致脱附；但当温度升到110℃时，在同样吸附时间内温度升高床层出口浓度反而下降，说明由于活性炭进行了硝酸浸泡改性，高温下SO2气体在活性炭微孔内发生了化学反应吸附，吸附量提高，床层出口浓度下降，吸附效果得到改善.温度影响的结论为低温吸附时，随吸附温度升高，吸附量降低，但在高温出现化学反应吸附时，吸附温度高反应速度快，脱硫效果较好.2.3.3 HNO3浸泡时间的影响试验条件：活性炭床层厚度10cm，吸附温度120℃，SO2浓度2 000(×10-6)，空速为0.01 s-1.HNO3浸泡时间对活性炭吸附性能的影响见表4.表4 硝酸浸泡活性炭不同时间的床层出口气体中SO2浓度Table 4 SO2 concentration of exit gas of active carbon bed with different soaking timeby HNO3×10-6浸泡时间0min20min40min60min80min100min120min140min160min1h083．12398．6779．81112．31246．51372．51490．91496．62h076．05346．5751．71012．71189．21370．61486．71495．64h056．8302．665/．8912．810 06．51167．81384．31394．6从表4可以清楚看出，采用硝酸浸泡与未采用硝酸浸泡活性炭在吸附性能上有着显著区别，已浸泡硝酸的活性炭对烟气中低浓度SO2的吸附能力明显强于未浸泡硝酸的活性炭，而且随着硝酸浸泡时间的延长，吸附剂的吸附性能变好，但实际生产中应考虑操作成本问题.3 结语a. 通过对活性炭、沸石、累托石以及粉煤灰改性后脱除烟气中低浓度二氧化硫的实验研究，可以看出这4种固体吸附剂在吸附模拟烟气中SO2的吸附能力顺序为：活性炭>粉煤灰>累托石>沸石，其中最佳吸附效果的是活性炭，其最大脱硫率可达98.71%，平均脱硫率也可达到66.58%.而沸石和累托石基本不能用做烟气低浓度SO2的固体吸附剂.b. 对硝酸浸泡改性的活性炭吸附脱除烟气中低浓度二氧化硫影响因素分析可知空速对活性炭脱硫效果的影响较大.随着空速的增加，停留时间变短，在同样累计通气时刻，脱硫率下降.实验结果认为，改性活性炭吸附温度影响是：低温吸附时，随吸附温度升高，吸附量降低；但在高温出现化学反应吸附时，吸附温度越高则反应速度越快，脱硫效果越好.通过对活性炭硝酸浸泡时间影响因素实验分析，浸泡时间越长，吸附脱硫效果越好.参考文献：[1]杨新兴. 我国SO2的减排构想与经济分析[J]. 环境科学研究，1998，11(6)：13-15.[2]雷仲存，王宇. 工业脱硫技术[M]. 北京：化学工业出版社，2001，124-162.[3]王芙蓉，关建郁. 吸附法烟气脱硫[J]. 环境污染治理技术及设备，2003，4(3)：72-76.[4]Stohr B， Boehm H P， Schlogl R.Enhancement of the catalytic activated carbons in oxidation reactions by thermal treatment with ammonia or hydrogen cyanide and observation of a superoxide species as a possible intermediate[J].Carbon，1991，29(6)： 707-711.[5]王云波，张海燕，谭万春，等.沸石吸附法处理高氟饮用水的试验研究[J]. 长沙交通学院学报，2004，20(3)：53-57.[6]陆琦，汤中道，雷新荣，等.钛基柱撑累托石矿物材料的研究[J]. 矿物学报，2001，(3)： 27-33.[7]刘精今，杨麟. 利用炉渣进行烟气脱硫的原理和实践[J].中国资源综合利用，2003，15(2)：21-22.[8]林肇信，郝吉明，马广大. 大气污染控制工程实验[M]. 北京：高等教育出版社，1990.66-71.[9]熊云威.钙质煤渣脱硫剂与烟气脱硫试验研究[J].重庆环境科学，2000，22(3)：29-31.。
水洗脱附条件下改性活性炭脱硫中的分形传质特性研究
将活 性炭 放入 ０ １ｍｏ／ Ｈ。） 水溶液 中 ， ． ｌＩ 的 （。 加热 至 ６ ０℃下 搅拌 １ｈ 用 去离 子水 反 复 冲洗 至 ｐ ， Ｈ 值 为 ７ 在 真空 干燥箱 内 １ ０℃下 干燥 至恒 量 ． ， ２ 改性样 品记为 ＡＣ ．
活性 炭法 烟气 脱硫 是一 种 以多孔 材料 的吸 附动力 学 原理 为 依据 的烟气 脱 硫 方 法 ， 与传 统 的石灰 石
一
ห้องสมุดไป่ตู้
石 膏法 烟气 脱硫 相 比较 ， 有脱 硫效 率 高 、 行费用 低 、 具 运 再生 副反 应少 、 二次 产物价 值 高等诸 方 面的优
点， 因而 已被广 泛应 用． 而 ， 然 由于 活性 炭结 构十 分复 杂 ， 没有 特 征尺 度 且极 不 规 则 ， 内部 发 生 的传 质 其 过程 与均 匀介 质 中发生 的过 程具有 很 大差异 ， 各类 迁 移参 数 随着 实 际 多孔 介质 内部 几何 结 构 的不 规 律 性而 出现 容积 范 围内 的不 均 匀性 和不确 定性 ， 使对 其传 质机 理 的研究 十分 困难 ｌ ． １ 现有 的传 质理 论多 采 ］
收 稿 日期 ： ０ — ５ １ ２ １ ０ —１ ０
修 改稿 １ ： ０ 卜Ｏ 一 ２ ３期 ２ １ ４ ｌ
方 法 能 有 效 提 高 分 形 维 数 和 活 性 炭 吸 附性 能 ， 表 面 分 形 维 数 相 同 时 ， 子 单 元 横 截 面 积 和 粒 子 链 最 大 直 径 而 粒
对 渗透率产生较大影响． 关 键 词 ： 性 活性 炭 ； 气 脱 硫 ； 洗 脱 附 ； 形 改 烟 水 分 中图分类号 ： ４ ４１ ＴＱ ２ ． 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ６７ ３ （０ １ ０ —３ ６０ １０ －９ ０ ２ １ ） ３０ ９—４
改性活性炭吸附烟气中二氧化硫气体实验研究
改性活性炭吸附烟气中二氧化硫气体实验研究苏青青1,杨嘉谟2(1.三峡大学机械与材料学院湖北宜昌443002;2.武汉工程大学,武汉430073)摘 要:活性炭材料因具有丰富的孔结构和较大的比表面积,被广泛用于大气污染物的治理。
将活性炭用多种方法进行改性处理,与未经改性处理的活性炭进行比较,发现改性后的活性炭对烟气中SO2气体的吸附效果比原始活性炭的吸附效果好。
关键词:改性活性炭;烟气;吸附中图分类号:X511 文献标识码:A 文章编号:167121556(2008)022*******3Experimental Study on R emoving Dioxide Sulf ur from Flue G asby Using Modif ied Activated C arbonSU Qing2qing,YAN G Jia2mo(1.College of M echanical&M ateri al Engi neeri ng,Chi na T hree Gor ges Universit y,Yichan g443002,Chi na;2.W uham I nstit ute of Technolog y,W uhan430073,Chi na) Abstract:Activated carbon materials are used in air pollution t reat ment because of t heir st ruct ure wit h plentif ul pores and large surface area.This paper describes t he st udy which uses a lot of met hods to deal wit h t he activated carbo n,has a comparative experiment on removing dioxide sulf ur f rom flue gas by using modified activated carbon,and finds t hat t he modified activated carbon is better t han t he activated carbon in adsorbing t he low2concent ration dioxide sulf ur gas.K ey w ords:modified activated carbon;flue gas;adsorbing0 引 言SO2是我国总量控制的大气污染物之一,是空气质量日益恶化、酸雨危害日益严重的主要原因。
改性煤基活性炭的制备及吸附H_2S的测试研究
2010 NO.3粉煤灰综合利用FLY AS H COMPREHENSIVE UTILIZATI ON试验与应用改性煤基活性炭的制备及吸附H 2S 的测试研究T esti ng Research on Adsorp tion of H 2S and Preparation of M od ified Coa l based A ctivated Carbon王春蓉(辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113001)摘 要:普通活性炭吸附H 2S 的性能不理想,只有经过改性的活性炭方可起到一定的吸附效果。
在活性炭中添加适当改性剂或活性剂,可显著增强其吸附特性。
本文通过浸渍铜氨络合液制备改性煤基活性炭,并研究了CuO 负载量、不同煅烧温度等工艺条件对改性煤基活性炭吸附H 2S 性能的影响。
结果表明:改性煤基活性炭的最佳制备工艺条件为浸渍含4%CuO 的铜氨络合液,干燥后在500 下煅烧;表面负载Cu O 活性组分极大地提高煤基活性炭吸附H 2S 的性能。
关键词:改性煤基活性炭;吸附;CuO 负载量中图分类号:TQ424.24 文献标识码:B 文章编号:1005 8249(2010)03 0026 02收稿日期:2010 02 23活性炭由于具有独特的孔隙结构及表面活性功能团,加之化学性质稳定,机械强度高,耐酸、耐碱、耐热,不溶于水和有机溶液,可以再生等,不失为一种优良的吸附剂[1]。
普通活性炭吸附H 2S 的性能不理想,只有经过改性的活性炭方可起到一定的吸附效果[2],因此,改性活性炭已经引起了越来越多国内外学者的重视。
在活性炭中添加适当改性剂或活性剂后或者采用某种改性技术处理活性炭,可显著增强其吸附和催化活性。
本文通过浸渍铜氨络合液制备改性煤基活性炭,并研究了制备工艺条件对改性煤基活性炭吸附H 2S 性能的影响,从而确定最佳制备工艺条件。
同时还通过负载其它活性组分验证了最佳制备工艺条件的正确性。
1 试验1.1 改性煤基活性炭的制备(1)试剂有鞍钢化工厂煤基活性炭;无水硫酸铜、浓氨水、H 2S 气体(分析纯)。
浸渍活性炭脱除低质量浓度H2S性能的研究
有效扩散系数等参数 。结果表 明 ， ＣＩ的脱 硫效果 最佳 ， Ｉ Ａ Ｉ 其有效 扩散 系数较 ＩＣ Ｉ有所提高 。提高相对 湿度 有利于增 大硫 Ａ 容 ， 有效扩散系数略有降低 。随着 Ｈ ｓ入 Ｉ质量浓度升高 ， 但 ： Ｚ ｌ 有效扩散系数增大 ， 穿透变快 ， 硫容略有降低 。
文章编号 ： ２ ３２ ０ （０ ７ ０ －０ １ ５ ０５ － ９ ２０ ） １ ６ － ４ ０ ０
浸渍 活 性炭 脱 除低 质量 浓 度 Ｈ 能 的研 究 ２ Ｓ性
肖永厚 ， 王树 东 ， 吴迪镛 袁 ，
（ ．中国科学院 大连化学物理研 究所 ， １ 辽宁 大连
权
１０ ３ ） ０ ０ ９
Ａｂ ｔａ ｔ Ｓ ｄｕ ｃｒｏ ａ ｒｇ ａ ｄａｔ ａ ｄｃ ｂ ｎ （Ａ ｓｒ ｃ ： ｏ ｉｍ ａｂ ｎｔ ｉ ｅ ｎｔ ｃ ｖｔ ａ ｏ Ｉ Ｃ Ｉ）ａ ｄａｏ ｅ ｉｈｙｅｆｃ ｖ ｅｕｐ ｕｉ － ｅ ｍｐ ｅ ｉ ｅ ｒ ｎ ｔ ｒ ｇ ｌ ｆ ｔ ｅｄ ｓｌｈ ｒ ａ ｎ ｈ ｈ ｅｉ ｚ ｔ ｎａ ｅｔ（ Ｃｎ） ｅｅｍａ ｅｂ ｒｇ ａ ｏ ．Ｔ ｏ ａ ｅａ ｉｔ ｆ Ｃ， Ｃ Ｉ ｄＩ Ｃｎｆｒ ｅ ｖ ｌ ｆ ｉ ｇ ｎ ｏ ｗｒ ｄ ｙｉ ｅ ｎｔ ｎ ｏｃｍｐ ｅｔ ｂｌｙｏ Ａ ｍｐ ｉ ｒ ｈ ｉ ａ Ａ ｎ ｏ ｍｏ ａ ｏ ｒ
关键词 ：浸渍活性炭 ； ： ； 除 ； ＨＳ 脱 有效扩散 系数
中 图分 类 号 ： Ｑ ２ ． Ｔ ０ １４ 文献标识码 ： Ａ
Ｉ ｅ ｔｇ ｔｏ ｆｒ ｍ ｏ ａ ｆｌ ｗ ｏ ｃ ｎｔａ ｉ ｎ ｈｙ ｒ ｇ ｎ ｓ ｌ ｄ ｎ ｎｖ ｓｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｅ ｖ ｌｏ ｏ ｃ ｎ ｅ ｒ ｔｏ ｄ ｏ ｅ ｕ ｆ ｅ ｏ ｉ
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浸渍改性活性炭脱除低浓度H2S的研究①秦 悦,张永春,陈绍云(大连理工大学精细化工国家重点实验室,辽宁大连 116012)摘要:研究了活性炭种类、浸渍剂种类及浓度、添加剂种类及浓度、反应温度六种因素对改性活性炭脱硫效果的影响,结果表明活性炭和浸渍剂种类是决定改性活性炭硫容量的关键因素。
最优的改性活性炭脱硫剂组成是光华GH216杏壳活性炭负载7%Na OH浸渍液,并以1%的MC M241分子筛作为添加剂,这样制得的改性活性炭硫容量可提高200%以上。
关键词:活性炭;浸渍;硫化氢;脱硫;添加剂中图分类号:T Q42411文献标识码:A文章编号:100727804(2009)0420020204 doi:1013969/j1issn1100727804120091041005Re m ova l of H2S of L ow Concen tra ti on by Im pregna ted CarbonQ IN Yue,Z HANG Yong2chun,CHE N Shao2yun(State Key Laborat ory of Fine Chem ical,Dalian University of Technol ogy,Dalian116012,China)Abstract:The effects of such six fact ors as the variety of activated carbon,the i m p regnant and its p r oporti on,the additive and its a mount,the temperature of reacti on on the sulfur capacity of the i m p regnated activated carbon have been investiga2 ted.It is concluded that the pore structure of activated carbon and variety of i m p regnant are the key fact ors t o deter m ine the sulfur capacity.The best desulfurizing agent is composed of GH216activated carbon,7%Na OH as i m p regnant and1% MC M241as additive,and its sulfur capacity may i m p r ove more200%than common one.Key W ords:activated carbon;i m p regnated;hydr ogen sulfide;desulfurizati on;additive 硫化氢是一种有毒有害气体,它不仅会危害人身健康,而且还会在湿热的环境下腐蚀金属管道和设备。
工厂排放的尾气及天然气里即使很少量的硫化氢也会造成环境污染,所以硫化氢的排除尤其是低浓度的硫化氢的排除是急需解决的问题[122]。
利用活性炭作为催化剂将硫化氢催化氧化成单质硫而脱除,是一种有效而经济的脱硫方法。
在活性炭中浸渍某些金属化合物作为改性剂,可以显著增强其催化活性,既降低脱硫温度,又可大大提高硫容量[325]。
本实验采用浸渍法对活性炭进行改性的方法来提高脱硫效率。
1 实验部分111 活性炭的改性 实验中选择碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、碳酸钾溶液、氢氧化钾溶液和碘化钾溶液等作为浸渍液对活性炭进行改性[627]。
首先用去离子水洗涤活性炭数次,然后将活性炭在去离子水中浸泡2h,在100℃下干燥12h,然后用一定浓度的浸渍液浸渍干燥好的活性炭2h,放入100℃的干燥箱内干燥12h,制得成品。
112 实验分析方法实验结果分析是以每克活性炭所吸附的硫化氢的质量作为衡量硫容量(q)的标准,硫容量单位为mg/g,穿透硫容量的时间取出口硫化氢浓度为1×10-6的时间。
硫化氢的检测采用上海天美科学仪器有限公司出品的GC7890FP型色谱,检测出口硫化氢浓度。
色谱采用火焰光度检测器(FP D),气化温度为323K,检测柱温度为323K,检测器第27卷第4期低温与特气Vol127,No14 2009年8月Low Te mperature and Specialty Gases Aug1,2009 ①收稿日期:2009205211温度为393K,检测精度可达到4×10-10。
2 结果与讨论211 活性炭孔径的影响活性炭因具有丰富的孔结构和较大的比表面积,而被用于大气污染的治理。
用于脱除硫化氢的活性炭应该具有适宜的孔半径,太大或太小的孔径脱硫效果都不会太好。
一个好的活性炭既要有足够大的孔径容纳官能团,又要有足够小的孔径在低压下形成水膜,并能为产物硫的沉积提供足够的孔容空间。
实验中选择了光华产的椰壳活性炭、果壳活性炭、GH 216杏壳活性炭、大同天照的煤质活性炭以及H 2Y 型分子筛、5A 分子筛、小孔径硅胶进行吸附实验,它们的穿透曲线见图1。
图1 不同吸附剂的吸附穿透曲线Fig 11 H 2S breakthr ough curves versus s or p ti onti m e over different s orbents从图1中可以看出活性炭的吸附效果要比这几种分子筛和小孔径硅胶的吸附效果好很多,其中以光华GH 216杏壳活性炭的吸附效果最好。
很多人对活性炭孔结构对吸附效果影响都做了研究,但结果却都不一样。
谭小耀曾用不同孔径的活性炭做过实验,得出1～4nm 的孔具有最高的脱硫活性[8]。
Andrey 用不同孔径的煤质活性炭也得出了类似结果[9]。
Steijins 和Mars 研究了不同孔结构物质的脱硫效果,发现孔径为015～1nm 的微孔具有最高的催化活性[10]。
212 浸渍液种类的影响浸渍改性可以改变活性炭表面官能团、酸碱性和亲水性,提高活性炭的吸附能力。
实验中选择碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氯化钙溶液、碘化钾溶液作为浸渍液对光华果壳活性炭改性进行实验,它们的穿透曲线见图2。
图2 不同浸渍液改性活性炭脱除H 2S 的穿透曲线Fig 12 H 2S breakthr ough curves for thedifferent i m p regnated carbons从图2中可以看出,本底活性炭、氯化钙浸渍改性活性炭、碘化钾浸渍改性活性炭从一开始便穿透,且出口浓度急剧增加;经过碳酸钠和氢氧化钾浸渍改性的活性炭在25m in 后达到穿透点;只有氢氧化钠浸渍改性的活性炭吸附效果最好,在80m in 后才穿透。
碘化钾不适宜做低温脱硫剂的浸渍剂,碳酸钠和氢氧化钠浸渍剂主要是改善了硫化氢的催化氧化环境,而吸附活性不仅取决于水膜的碱性,也会得益于浸渍液提供的催化活性中心。
213 浸渍液浓度的影响用不同浓度(5%、7%、10%)的碳酸钠溶液来改性活性炭,考察不同浓度浸渍液的影响。
3种不同浓度的碳酸钠溶液浸渍而成的吸附剂的穿透曲线见图3。
图3 不同浸渍浓度的改性活性炭脱除H 2S 的穿透曲线Fig 13 H 2S breakthr ough curves for the i m p regnatedcarbons with different concentrati ons从图3中可以看出,用浓度为7%的碳酸钠溶12第4期 秦 悦,等:浸渍改性活性炭脱除低浓度H 2S 的研究 液浸渍而成的吸附剂穿透时间最长。
由此可见,浸渍液浓度过高或过低均不利于吸附。
这是由于硫化氢的吸附过程主要是在水膜内进行的,浸渍剂的加入改变了诸如水膜pH 值与氧化性等性质,但这些浸渍剂在水膜内的溶解度又是有限的,大量的浸渍剂会造成传质阻力,进而堵塞孔道影响吸附活性,因而存在一个最优的浸渍剂浓度。
214 添加剂及其浓度的影响实验中发现在浸渍改性的活性炭中放入一定量的添加剂可以提高吸附硫容量,本实验将5A 分子筛、MC M 241分子筛、NH4分子筛作为添加剂进行了实验,它们的穿透曲线见图4。
图4 不同添加剂下的H 2S 穿透曲线Fig 14 H 2S breakthr ough curves for the i m p regnatedcarbons with different additives从图4中可以看出,添加剂的加入会影响吸附效果,但不同添加剂间的差异并不明显。
添加剂本身并没有催化活性,它对吸附效果的影响可能在于它改变了水膜的分布状态或者浸渍剂的分散度。
进一步采用不同浓度(分别为1%、5%和10%)的相同添加剂(NH42Y 分子筛)进行实验,发现添加剂浓度为1%时效果最好,这说明添加剂浓度也会影响吸附效果,而且存在一个最佳添加剂含量。
215 反应温度的影响实验中考察了20、60、100℃下硫化氢的穿透曲线,通过不同温度下的穿透曲线来研究温度对催化剂的影响(反应的其它条件不变)。
从图5中可以看出,20℃下的吸附效果比60℃以及100℃下的吸附效果要好,这可能是因为20℃的低温条件有利于物理吸附,吸附效果好。
而60℃时,物理吸附减弱,而化学吸附作用不明显,导致整体吸附效果不好。
100℃时的化学吸附加强弥补了物理吸附的减弱,从而吸附效果比60℃的时候好。
图5 不同温度下改性活性炭的H 2S 穿透曲线Fig 15 H 2S breakthr ough curves for the i m p regnatedcarbons at different te mperature3 结 论1.活性炭种类和浸渍剂种类是决定浸渍炭硫容量的关键因素,三种添加剂对硫容量的影响差别并不大,但添加剂浓度是一个比较重要的因素,添加剂浓度在1%左右效果较佳。
2.低温有利于物理吸附的进行,随着温度的增加,化学吸附的趋势越来越明显,所以存在一个最佳吸附温度。
3.以光华GH 216杏壳活性炭作为基炭、7%的Na OH 作为浸渍剂的吸附效果最好,硫容量可提高200%多,达到37123mg/g,并且经三次再生后,吸附效果依旧很好。
参考文献:[1]黄建彬.工业气体手册[M ].北京:化学工业出版社,2002:1612175.[2]王 睿,石 岗,魏伟胜,等.工业气体中H 2S 的脱除方法[J ].天然气化工,1999,19(3):84290.[3]李文杰,董翠英.化学吸收—湿式催化氧化法对硫化氢的治理[J ].石油化工环境保护,1998,2:42244.[4]张剑峰.液相氧化法脱硫工艺的现状与发展[J ],石油与天然气化工,1992,21(3):142.[5]蒋文举,金 燕,朱晓帆,等.活性炭材料的活化与改性[J ].【下转第38页】品的真实浓度;分析样品时间一般在10～60m in,并且测试前需要调试仪器的相关参数,使得测试比较耗时耗力,此外色谱柱流失、扩散泵油蒸气、样品基质、载气纯度、色谱进样口隔垫流失、衬管污染、样品残留、清洗仪器用溶剂残留、离子源和分析器污染等都有可能对分析数据造成影响,并最终反映在测试结果中。