活性炭的吸附原理

　　活性炭擁有較大的比表面積和發(fā)達(dá)的孔結(jié)構(gòu)，在其表面上含有豐富的官能團(tuán)，既可以作為吸附劑又可以作為催化劑載體。

　　研究表明，當(dāng)溫度在20～100℃時(shí)，SO2被活性炭吸附在表面，此時(shí)主要以物理吸附為主;隨著溫度的升高，吸附過(guò)程也隨之改變，當(dāng)溫度在100～160℃時(shí)，吸附在活性炭表面上的SO2被進(jìn)一步催化氧化為SO3，此時(shí)主要是以化學(xué)吸附為主;當(dāng)溫度大于250℃時(shí)，完全為化學(xué)吸附，SO3與H2O 反應(yīng)生成的H2SO4存儲(chǔ)進(jìn)了微孔內(nèi)。其反應(yīng)方程式為：

活性炭吸附工藝

　　工業(yè)上利用活性炭?jī)艋療煔庵械奈廴疚?，設(shè)計(jì)了活性炭工藝法，主要有：?jiǎn)渭?jí)活性炭法、兩級(jí)活性炭法、以及逆流式活性炭法。

　　單級(jí)活性炭法由吸附系統(tǒng)、解吸再生系統(tǒng)、副產(chǎn)物回收利用系統(tǒng)三部分構(gòu)成，應(yīng)用廣泛。有文獻(xiàn)表明，寶鋼湛江某鋼鐵基地單臺(tái)燒結(jié)機(jī)上采用了單級(jí)活性炭法，其治理效果見(jiàn)表1。

　　由表1可知，單級(jí)活性炭法的脫硝效率并不高，只有62.6%。這是由于當(dāng)SO2和NOX同時(shí)存在時(shí)，當(dāng)SO2濃度高于NH3時(shí)，NH3會(huì)與SO2反應(yīng)生成銨鹽被消耗。針對(duì)NOX的脫除率低的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了改進(jìn)的活性炭法，主要有兩級(jí)活性炭法和逆流式活性炭法。

　　兩級(jí)活性炭法工藝主要由煙道系統(tǒng)、兩級(jí)吸附系統(tǒng)、解吸系統(tǒng)、活性炭?jī)?chǔ)運(yùn)系統(tǒng)組成。其中兩級(jí)吸附系統(tǒng)是由一JI、二JI吸附塔串聯(lián)組成，每級(jí)吸附塔由4個(gè)吸附單元組成，每個(gè)單元由左右對(duì)稱的六個(gè)反應(yīng)室組成，分別為前室、中室、后室，其凈化效果為：燒結(jié)工序產(chǎn)生的SO2濃度為430.50mg/Nm3;NOX濃度為277.50mg/Nm3。經(jīng)兩級(jí)活性炭工藝處理后，排放的SO2濃度為0.75mg/Nm3，凈化效率為99.83%;NOX濃度為30.25mg/Nm3;凈化效率為89.10%。

　　該法與單級(jí)活性炭吸附法相比，可以有效的脫除SO2和NOX，特別是對(duì)于NOX，其脫除率可以達(dá)到89.10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單級(jí)活性炭吸附法。這是由于燒結(jié)煙氣經(jīng)前室和中室脫硫除塵后，再經(jīng)后室，導(dǎo)致煙氣中SO2的濃度降低，使得NH3可以直接與煙氣中NOX發(fā)生反應(yīng)形成N2。

　　逆流式活性炭法工藝的特點(diǎn)在于將脫硫和脫硝功能分開(kāi)，脫硫段在上、脫硝段在下，通過(guò)活性炭自上而下，燒結(jié)煙氣自下而上的運(yùn)動(dòng)，使得活性炭可以充分吸附煙氣中的污染物，這樣解決了活性炭法交叉運(yùn)動(dòng)中飽和程度不一致的問(wèn)題，又有利于NOX被氨氣還原為N2。采用此工藝，脫硫、脫硝效率達(dá)到了99.3%和91.1%。

　　綜上可知，改進(jìn)后的活性炭工藝是遵循先脫硫后脫硝的原理來(lái)凈化煙氣，在脫硝方面有明顯的提高，但可能需要采用大量的活性炭作為吸附劑以及催化劑，導(dǎo)致了運(yùn)行費(fèi)用可能偏高，且容易產(chǎn)生大量的固廢，因此不利于推廣。