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作者:寧夏永瑞達(dá)炭素有限公司 日期:2020年8月5日
有關(guān)孔容和比表面積對(duì)煤質(zhì)活性炭的脫硫性能及硫容的影響的研究很多,其影響結(jié)果也不盡相同。永瑞達(dá)煤質(zhì)活性炭廠家使用水蒸氣在850~950℃下活化制備了一系列比表面積的煤質(zhì)活性焦,使用含SO22000ppm的模擬煙氣,在5000h-1的空速下進(jìn)行脫硫研究,發(fā)現(xiàn)硫容與總比表面積和孔容均沒(méi)有關(guān)聯(lián),但是與活性炭微孔比表面積呈現(xiàn)良好的相關(guān)性,微孔比表面積大的活性焦的硫容也呈現(xiàn)出大值;微孔是發(fā)生脫硫反應(yīng)的主要場(chǎng)所,脫硫后活性焦微孔容積相比原活性焦減少0.0115cm3/g,證明脫硫之后SO2>被氧化成SO3儲(chǔ)存在微孔中。
在微波再生過(guò)程中C與生成的H2SO4反應(yīng)造成的碳燒失使得比表面積及孔容加大,300W和400W再生功率下循環(huán)17次后碳燒失率分別為19%和27.8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),比表面積由524.9m2·g-1上升到721.2 m2·g-1,硫容由70mg·g-1上升到了85mg·g-1。在較高的進(jìn)氣濃度和較低的吸附溫度下,煤質(zhì)活性炭的微孔比表面積與SO2吸附量的線性相關(guān)系數(shù)較大,說(shuō)明在此條件下SO2的吸附量主要受到微孔的影響,而在低進(jìn)氣濃度和較高的吸附溫度下,SO2吸附量不僅與微孔相關(guān),還與SO2進(jìn)氣濃度和床層反應(yīng)溫度有關(guān)。
煤質(zhì)活性炭的孔結(jié)構(gòu)與比表面積可以對(duì)脫硫脫硝起到一定的影響。在煤質(zhì)活性炭的吸脫附過(guò)程中,中孔作為傳質(zhì)通道,微孔作為儲(chǔ)存場(chǎng)所。使用煤質(zhì)活性炭在30℃下同時(shí)吸附H2S(體積分?jǐn)?shù)2%)和SO2(體積分?jǐn)?shù)1%),空速237.7 h-1,出口的總硫量可以降低至10mg/m3,吸附的氣體量折合成單質(zhì)硫來(lái)計(jì)算,在此條件下每克煤質(zhì)活性炭可吸附64.27mg硫單質(zhì),研究發(fā)現(xiàn)0.5nm左右的微孔是吸附的主要活性位,中孔對(duì)深度脫硫并沒(méi)有太大貢獻(xiàn)。
永瑞達(dá)煤質(zhì)活性炭廠家分別使用椰殼和煤制備了一系列孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭,并于1209℃下進(jìn)行脫硫,整體上看來(lái),孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的樣品具有較高硫容,但是硫容與孔容并不呈線性關(guān)系,而在500~800m2/g區(qū)間內(nèi),比表面積與硫容呈一定的線性關(guān)系,因此,在活性位的數(shù)量相當(dāng)?shù)那闆r下,大的比表面積有利于活性位的均勻分布,也增加了反應(yīng)物的擴(kuò)散區(qū)域,因而更能有效利用作為存儲(chǔ)空間的孔容。
使用煤質(zhì)活性炭纖維(ACF)探究了孔分布對(duì)煤質(zhì)活性炭脫硫的影響,發(fā)現(xiàn)ACF初始吸附速率與孔徑成反比,而總吸附量是由孔徑和孔體積共同決定的;高溫處理可以加大孔體積,從而提高SO2的吸附量,其中1000℃熱處理的ACF表現(xiàn)出了很高的吸附量。用活化法制備了一系列廢茶煤質(zhì)活性炭,具有大的比表面積(1485m2/g)的樣品吸附脫硫性能反而差,微孔孔徑增加降低了微孔的吸附勢(shì)能,不利于煤質(zhì)活性炭對(duì)SO2的吸附,相對(duì)而言孔徑在0.7nm左右的樣品脫硫效果更好。
在較高進(jìn)氣濃度和低吸附溫度時(shí),煤質(zhì)活性炭的總孔容與吸附量呈較好的線性關(guān)系,吸附溫度298K,進(jìn)氣濃度75000mg/m3時(shí),線性相關(guān)系數(shù)達(dá)到大值0.9578。而進(jìn)氣濃度較低,吸附溫度較高時(shí),煤質(zhì)活性炭孔容的利用率相對(duì)較低,總孔容與SO2吸附量的線性相關(guān)系數(shù)較小。
豐富的孔結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)吸附性是煤質(zhì)活性炭應(yīng)用于脫硫脫硝的前提,但是總體而言脫除效果與比表面積和孔徑并不一定成正比。煤質(zhì)活性炭對(duì)SO2的吸附性能以及對(duì)NO的催化性能受到多方因素的綜合影響,除去孔結(jié)構(gòu),煤質(zhì)活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)也起到了重要的作用。
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