Aktivkohle hat eine hochentwickelte Porenstruktur und eine riesige spezifische Oberfläche, so dass sie eine starke Adsorption hat, gekoppelt mit der Oberfläche der Aktivkohle enthält mehrere sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen, so dass sie ein ausgezeichnetes Adsorbens, Katalysator und Katalysatorträger ist.
1.Prinzip der Aktivkohleentschwefelung
Die Adsorption vonAktiviertKohlenstoff für SO2 umfasst physikalische Adsorption und chemische Adsorption. Wenn sich kein Wasserdampf und Sauerstoff im Rauchgas befindet, findet hauptsächlich eine physikalische Adsorption statt, und die Adsorptionsmenge ist gering. Wenn das Rauchgas ausreichend Wasserdampf und Sauerstoff enthält, ist die Aktivkohle-Rauchgasentschwefelung ein Prozess sowohl der chemischen Adsorption als auch der physikalischen Adsorption. Zuerst erfolgt eine physikalische Adsorption und dann eine katalytische Oxidation von SO2, das auf der Oberfläche von Aktivkohle zu H2 SO4 in Gegenwart von Wasser und Sauerstoff adsorbiert wird.
2.Aktivkohletschwefelungsreaktionsprozess in Gegenwart von H2O
Die Aktivkohle-Rauchgasentschwefelung unterscheidet sich von anderen Rauchgasentschwefelungstechnologien. Es ist eine Technologie, die auf der traditionellen mikroporösen Adsorptionstheorie basiert. Dieser Adsorptionsprozess unterscheidet sich jedoch stark von der üblichen industriellen Adsorptionswasserreinigungstechnologie, da er einen mehrkomponentigen Materialadsorptionsmassentransfer beinhaltet, so dass sein Adsorptionsprozess sehr komplex ist. In Gegenwart von Wasser, in der Nähe der Oberfläche der Aktivkohle, Der Oberfläche, des Lochs, der großen Pore und des Mikrolochs können alle Wasser, Dampf, SO2, SO2-3, SO2-4 und andere Komponenten der komplexen Mischung, das Vorhandensein dieser Moleküle oder Ionen und ihre Menge bilden oder die Verbesserung der Leistung der Adsorption fördern. oder kann Aktivkohle-Adsorptionsfähigkeit haben. Die Beteiligung von H2O verändert den Reaktionsmechanismus von SO2 auf der Kohlenstoffoberfläche grundlegend, und es gibt viele Hypothesen über den Reaktionsprozess. Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros et al. glaubten, dass SO2 und O2 um aktive Standorte konkurrieren. Unter den drei möglichen Oxidationsreaktionen kann nur die folgende Formel reibungslos durchgeführt werden: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, d.h. nur gasförmiger Sauerstoff kann mit adsorbiertem SO2 reagieren.
Tamura glaubte, dass H2O-, SO2- und O2-Moleküle durch Aktivkohle absorbiert werden könnten. Solange ein ausreichend enger Abstand zwischen ihnen und einer bestimmten räumlichen Konfiguration bestand, konnten sie direkt miteinander reagieren und schließlich H2 SO4 erzeugen. In diesem theoretischen Modell ist die Oxidationsgleichung C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C.
Zawadzki et al. glaubten, dass die Beteiligung von H2O den Reaktionsmechanismus von SO2 auf der Kohlenstoffoberfläche veränderte und die Oxidationsreaktion in Abwesenheit von H2O nicht durchgeführt werden konnte. In Gegenwart von H2O reagieren die funktionellen Pyranongruppen und delokalisierten π Elektronen auf der Oberfläche der Aktivkohle mit H2O-Molekülen, um H2O2 zu erzeugen, das das nach der Auflösung von SO2 in Wasser gebildete H2 SO3 zu H2 SO4 oxidieren kann.
Wir glauben, dass in Gegenwart von Wasser die Anzahl der effektiven Adsorptionsstellen nicht durch das Volumen und die Anzahl der Mikroporen bestimmt wird, und die Mikroporenfülltheorie ist nicht für die Aktivkohleentschwefelung mit Wasserelution geeignet, Tamura-Mechanismus und Lizzio-Theorie sind für diese Technologie nicht geeignet. Zawadzkis theoretische Analyse ist eine vernünftige Erklärung. Die Oberfläche der Aktivkohle sollte folgender Gleichung folgen: SO2 · H2O + H2O2 2H + - SO2-4 + H2O.
3.Prinzip der Stickstoffentfernung durch Aktivkohle
Die Aktivkohle-Denitrifikationstechnologie kann in Adsorptionsmethode, NH3-selektive katalytische Reduktionsmethode und Heißkohlereduktionsmethode unterteilt werden. Die Adsorptionsmethode nutzt die mikroporöse Struktur und funktionelle Gruppen von Aktivkohle, um NOx zu adsorbieren, und oxidiert NO mit geringer Reaktivität zu NO2 mit hoher Reaktivität. Über den Mechanismus der Aktivkohleadsorption NOx gibt es noch große Unterschiede zwischen den Forschern. Die selektive katalytische NH3-Reduktionsmethode verwendet Aktivkohle zur Adsorption von NOx, um die Aktivierungsenergie der Reaktion zwischen NOx und NH3 zu reduzieren und die Nutzungsrate von NH3 zu verbessern. Heiße Kohlenstoffreduktionsmethode ist die Verwendung von Kohlenstoff und NOx-Reaktion bei hoher Temperatur, um CO2 und N2 zu erzeugen, der Vorteil ist, dass kein Katalysator benötigt wird, fester Kohlenstoff ist billig, breite Quelle, die durch die Reaktion erzeugte Wärme kann recycelt werden. Kinetische Studien zeigen jedoch, dass die Reaktion zwischen O2 und Kohlenstoff früher ist als die zwischen NOx und Kohlenstoff, so dass das Vorhandensein von O2 im Rauchgas den Kohlenstoffverbrauch erhöht.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Adsorption von SO2 an Aktivkohle hauptsächlich chemische Adsorption ist und die Entschwefelungseffizienz mehr als 96% mit der Mischung aus hochreinem SO2, Luft und Wasserdampf beträgt, um das eigentliche industrielle Rauchgas zu simulieren. Die Mischung aus hochreinem NOx, Luft und Wasserdampf wird verwendet, um das eigentliche industrielle Rauchgas zu simulieren, und die Adsorption von NOx durch Aktivkohle umfasst die physikalische Adsorption und die chemische Adsorption. Unter der Bedingung, dass kein SO2-Gas im Gasstrom vorhanden ist, beträgt die Stickstoffentfernungseffizienz der Aktivkohle mehr als 75%, wenn die Aktivkohle das dynamische Adsorptionsgleichgewicht erreicht. Ein Gemisch aus hochreinem SO2, NOx, Luft und Wasserdampf wurde verwendet, um das eigentliche industrielle Rauchgas zu simulieren. Wenn SO2 und NOx im Gasstrom vorhanden waren, erhöhten sich die Adsorptionskapazität und die Adsorptionssättigungszeit der Aktivkohle, während sich die Entschwefelungseffizienz, die Adsorptionsgeschwindigkeit und die Adsorptionsbandlänge kaum änderten. Aufgrund des Ersatzes von NO durch SO2 nehmen die NOx-Adsorptionskapazität und die dynamische Adsorptionsgleichgewichtszeit von Aktivkohle stark ab, die Stickstoffentfernungseffizienz ist sehr niedrig, die Länge des NOx-Adsorptionsbandes nimmt zu und die Adsorptionsgeschwindigkeit nimmt ab. Weder SO2 noch NOx besetzen das aktive Adsorptionszentrum allein, sondern koexistieren im aktiven Adsorptionszentrum. Aktivkohle adsorbiert BEVORZUGT SO2 selektiv, und das NOx der physikalischen Adsorption wird durch SO2 ersetzt und aufgelöst. Chemisorbiertes NOx kann die Adsorption von Aktivkohle an SO2 fördern. Gleichzeitig kann SO2 auch die Adsorption von NOx durch Aktivkohle fördern.
