碳材料煙氣脫硝綜述之活性炭

更新時間：2009-08-07 09:41 來源：作者: 閱讀：1517

炭材料（活性炭、活性焦、活性炭纖維等）因其特有的吸附催化特性，已成為干法煙氣脫硝使用的吸附劑，此工藝具有較高的競爭力和較大的發(fā)展空間，是一種具有發(fā)展前景的脫硝工藝。目前活性炭基材料吸附劑可歸結(jié)為 4 類：活性炭、活性焦、活性炭纖維和活性半焦。

活性炭是通過高溫水蒸氣、部分氧化活化或負(fù)載活性組分改性活性炭而制得。

活性炭具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，因而具有很強(qiáng)的吸附性，加之活性炭表面含有多元含氧官能團(tuán)，所以它既是優(yōu)良的吸附劑，又是催化劑和催化劑載體。

活性炭脫硝原理：

活性炭脫硝技術(shù)可以分為吸附法、 NH₃選擇性催化還原法和熾熱炭還原法。

吸附法是利用活性炭的微孔結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)吸附NO_x，并將反應(yīng)活性較低的 NO氧化為反應(yīng)活性較高的NO₂。關(guān)于活性炭吸附 NO_x的機(jī)理，研究人員之間還存在較大的分歧。

NH₃選擇性催化還原法是利用活性炭吸附NO_x，降低 NO_x與 NH₃ 的反應(yīng)活化能，提高 NH₃ 的利用率。

熾熱炭還原法是在高溫下利用炭與 NO_x反應(yīng)生成 CO₂ 和N₂，優(yōu)點(diǎn)是不需要催化劑，固體炭價格便宜，來源廣，反應(yīng)生成的熱量可以回收利用。然而動力學(xué)研究表明，O₂與炭的反
應(yīng)先于 NO_x與炭的反應(yīng)，故煙氣中 O₂ 的存在使炭的消耗量增大。

活性炭脫硝的相關(guān)研究：

通過對活性炭脫硫脫硝的性能和機(jī)理以及 SO₂ 和 NO_x在活性炭上競爭吸附的機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果表明：

以高純度的 SO₂、空氣和水蒸汽的混合氣體來模擬實(shí)際工業(yè)煙氣，活性炭對 SO₂的吸附主要是化學(xué)吸附，其脫硫效率大于 96 %；

以高純度的 NO_x、空氣和水蒸汽的混合氣體來模擬實(shí)際工業(yè)煙氣，活性炭對 NO的吸附則包括物理吸附和化學(xué)吸附。在氣流中無 SO₂氣體存在的條件下，活性炭具有較高的脫硝效率，當(dāng)活性炭達(dá)到動態(tài)吸附平衡時，脫硝效率大于75 %；

以高純度的 SO₂、 NO_x、空氣和水蒸汽的混合氣體來模擬實(shí)際工業(yè)煙氣，當(dāng)氣流中同時存在 SO₂和 NO_x時，活性炭吸附 SO₂的容量及吸附飽和時間均增加，而脫硫效率、吸附速度和吸附帶長度則變化很小。

由于物理吸附的 NO 被 SO₂置換解析，活性炭吸附 NO_x的容量和動態(tài)吸附平衡時間急劇下降，脫硝效率很低，NO_x的吸附帶長度增加，吸附速度下降。SO₂ 和 NO_x都不會單獨(dú)占據(jù)活性吸附中心，而是共同存在于活性吸附中心。活性炭優(yōu)先選擇性吸 SO₂，物理吸附的NO_x被 SO₂置換解析�；瘜W(xué)吸附的 NO_x能夠促進(jìn)活性炭對SO₂的吸附。同時，SO₂也能夠促進(jìn)活性炭對 NO_x的吸附。