活性炭吸附法脱除烟气中的二氧化硫.pdf

活性炭吸附法脱除烟气中的二氧化硫 王春明 (上海星济工业废物处理有限公司上海201419) 0引言 活性炭脱硫方法也存在着价格较高；强度低；吸附、再生使用 中损耗大；不利于脱硝；脱硫容量低、脱硫速率慢、再生频繁易造 成二次污染等缺点这些缺点制约了活性炭脱硫工艺在工业中的 大规模应用目前我国关于活性炭脱硫工艺的研究和开发大多处 于实验室阶段，所以应加强对这方面的投入，开发出适合我国国 情的活性炭脱硫工艺 1活性炭吸附法的原理 活性炭表面的某些含氧络合物基团是二氧化硫吸附及氧化 的活性中心，而其发达的表面积和丰富的孔结构有利于分子的扩 散和传递因此，活性炭对二氧化硫的吸附是由物理吸附和化学 吸附两类过程组成的其反应式如下： s0 (g)一sO 吸附态(1) 0，_+20吸附态 (2) H 0( 一H 0吸附态(3) SO 吸附态十0吸附态一s0，吸附态(4) SO，吸附态+H20吸附态一H2s0 吸附态(5) H SO 吸附态+nil20吸附态一H2s0 ·nH：0吸附态(6) 其中(1)、(2)、(3)式为物理吸附过程，(4)、(5)、(6)式为化学 吸附过程总反应式可表示为：SO +H 0+0．50厂 2SO4 所以，活性炭对SO 的吸附是在活性炭表面进行的吸附氧化 反应过程。

2实验装置 设计并搭建如图1所示的一套动态固定床吸附装置，用于各 种动态吸附实验用液态SO 、氮气、空气和水蒸气模拟烟气通过 连接管将液态SO：引入钢瓶中，然后充入高压氮气至瓶内压力为 10MPa配好的气体静置2-3天后使用用电炉加热烧杯中的水达 到沸腾，再将烧瓶放人沸水中进行水浴恒温加热进入床层的水 蒸气流量的改变通过向烧瓶中通入不同流量的空气来实现通过 不同量程的流量计分别调节进入缓冲瓶的空气量、夹带水蒸气的 空气量和钢瓶内混合气体的流量，同时通过监测SO：监测仪读数 来调节缓冲瓶内的模拟烟气的浓度，待浓度达到实验要求且稳定后 开始实验涪『生炭床层的温度通过超级叵温器向、活．胜炭外层套管通 人．厘温水来保挣叵定床层的温度以套管出水口温度计读数计 图1实验装置图 图中红色的虚线是用来测量烟气进口浓度的管路为了减少 管路对SO 的吸附，应尽量缩短管线长度，管路各接口处用聚四 氟乙烯材料进行密封每次实验都进行气密陛检查，以保证测量 值的准确性 3整个实验装置主要仪器、设备及试剂 名称 类型 生产厂家 K0H 分析纯(100g) 北京化工厂 活性炭 条柱状 太原某厂 Na0H 分析纯(100g) 国药集团化学试剂有限公司 酚酞试剂 分析纯(5g) 美国SIGMA—ALDRICH试剂公司 乙醇 分析纯(500ml，37％一40％) 天津化学试剂有限公司 氮气 纯度≥99．999％ 北京普莱克斯实用气体有限公司 表1主要实验试剂 名称 规格型号 生产厂家 长约20cm，内径14mm，外 活性炭套管填料管 定制加工 径16．5nun Environmental instrument ThelTnO Electron S0 浓度分析仪 43C HighLevel Corporation 真空干燥箱 DZF一602O 上海恒科仪器有限公司 管式电阻炉 SK-4-12 北京电炉厂 电子分析天平 AR1140 Ohaus Corp．Pine rook，NJ，USA 超级恒温水浴器 重庆试验设备厂 抽真空机 2XZ一1型旋片式 临海市精工真空设备厂 空气泵 上海恒科仪器有限公司 电炉 上海实验设备厂 表2主要实验仪器、设备 其中sO 浓度检测仪的原理是： 《资源节约与环保》201 3年第6期 图2 SO 监测仪结构原理图 s0：分子吸收紫外光并在一定波长下变成激发态，然后在另 一个不同的波长下衰减到低能级并释放出紫外光()。

首先，烟气通过烟气防水舱被吸入到s0：浓度监测仪然后 烟气先通过压力传感器再流经毛细管和流量传感器接着烟气流 入荧光室，在荧光室里紫外光激活sO 分子透光镜将不断跳动 的紫外光集合在荧光室里的一组镜子上这一组镜子是由4个能 够有选择性反射一定波长的光的镜子组成一定波长是指能激活 S02分子的光的波长 因为激发态的SO：分子衰减到低能级时释放的紫外光是与 SO：的浓度成正比的而带通过滤器只允许激发态的SO 分子发 出的光的波长通过光电倍增管光电倍增管用于检测衰减的SO： 分子发出的紫外光光电检测器位于荧光室的后部，用于持续检 测不断变化的紫外光源光电检测器是和一个用于补偿紫外光中 的波动的电路连在一起的烟气通过泵流入并通过分析仪的排放 防水舱排出SO 浓度示数可通过前面的显示屏读出 4吸附实验操作步骤 (1)配气用液态SO：、氮气、空气和水蒸气模拟烟气通过连 接管将液态SO 引入钢瓶中，然后充人高压氮气至瓶内压力为 10MPa配好的气体静置2～3天后使用 (2)系统检漏实验前先向钢瓶内充入8个大气压的空气，然 后打开钢瓶的阀门，通气一定时间后，用肥皂液涂在各连接口处， 无气泡产生时说踢管路不漏气。

每次实验应保证系统不漏气 (3)调整模拟烟气进口浓度在钢瓶中配好烟气并稳定后待 用实验时先将钢瓶阀门打开，调整钢瓶流量，空气流量和湿空气 流量，使烟气进口与SO 浓度监测仪相连，使进口浓度维持在实 验所需的数值并保持稳定 (4)进口烟气浓度稳定后，使SO：浓度监测仪与烟气出口相 连，使仪器读数恢复到空气值，然后开始进行吸附实验将烟气通 过装有活性炭的吸附管同时将吸附后的烟气出口与SO 浓度监 测仪相连，每隔5分钟记录读数 (5)待监测仪读数达到穿透点时停止实验本实验研究中所 定义的穿透点为当SO 出口浓度达国家规定的排放标准时的数 值，即在20cc时为960mg／m 吸附操作条件对吸附的效果也有比较大的影响，主要包括有 温度、气体流速、气体浓度及床层厚度等 5改性方法 加热改性：对活性炭在N 气氛中进行600％高温处理2h KOH改性：mangan等研究后发现，将含碱性官能团的物质掺 人是增加吸附的有效方法在模拟烟气中，吸附量增加的主要因 素是中碱性基团的质量百分比因此，KOH处理过的在模拟烟气 中的脱硫活性得以明显提高制备浸渍活性炭的步骤如下： (1)浸渍液的配制：分别称取KOH固体0．28g溶于适量的去 离子水中，然后转入容量瓶中定容至50mL，配制成浓度为 0．1mol／L的KOH溶液。

备用 (2)浸渍：分别取lOg活性炭，置于100mL蒸发皿中再将上 述配制好的浸渍液取10mL慢慢倒入其中，并同时搅拌，直到所有 颗粒都均匀的接触上浸渍液为止，然后将少量剩余的浸渍液全部 倒入其中，搅拌均匀活性炭在浸渍过程中要大量吸水，因此浸渍 液量不能太少；但浸渍液量又不能相对于所要浸渍的活性炭量过 多一般，活性炭的浸渍比为80％，(即100g活性炭需要80g浸渍 液)通过实验发现，本实验所用活性炭吸水量较大，为了保证浸 渍液用量一定，故选择用10mL浸渍液浸渍10g活性炭 活性炭经浸渍2h后，用吹风机将其吹干并同时搅拌，至活性 炭颗粒间松散无粘连后停止 (3)干燥：将吹干后的样品放置于烘箱中，缓慢升温至120℃ 后，恒温干燥2小时 (4)活化：将干燥好以后的浸渍性活性炭再转入小坩锅中，放 入管式炉内在N2气氛中进行600％高温处理2h 6再生方法 采用水洗法再生活性炭每次均取10ml80~C的恒温水于恒温 水槽中洗涤吸附饱和的活性炭共洗涤5次在第一次和第二次 洗涤时均搅拌30分钟，其余3次搅拌洗涤5min即可，将各次洗 涤后的水分别收集并编号1—5，将活性炭烘干，用于下一次吸附 活性炭再次吸附达饱和时，对其进行第2次再生。

用上次的2#水 作为此次再生的第一次用水其它递推，第五次用水为新取的 10m180~2的恒温水洗涤方法同第一次活性炭再生共进行4次 将每一次的第一次洗涤液混合用配制好的0．001mol／L的NaOH 溶液滴定所得稀酸，测得其浓度为0．00033mol／L左右，pH值在 3～4之间 滴定过程操作： 1、配制0．O001mo此标准NaOH溶液 2、取标准NaOH溶液：用标准液润洗碱式滴定管1—2次，注 入标准液至0刻度线以上固定在滴定管夹上，迅速挤压玻璃球将 尖嘴气泡排除调整读数在0刻度以下，记下准确读数 3、取待测硫酸溶液用待测液往清洁的锥形瓶内准确放人 10ml的洗涤所得的硫酸溶液 4、在锥形瓶硫酸溶液中滴入2滴酚酞试剂 5、用标准NaOH溶液滴定：左手控制碱式滴定管尖嘴玻璃 球，右手拿住锥形瓶颈，边滴入NaOH边不断摇动，眼睛要始终注 视锥形瓶中溶液颜色的变化 6、当锥形瓶中溶液无色突变红色时，停止滴定，待30s不变 色，准确记下NaOH读数，并准确求得滴定用去的NaOH体积 7、滴定操作重复2—3次 8、将几次滴定用去NaOH体积的平均值代人关系式计算： 得到收集的稀硫酸的浓度 7结束语 煤炭燃烧是目前我国获取能源最主要的途径。

富煤、少油和 少天然气的特殊能源结构以及火电厂所具有的投资少、建设周期 短等优点，决定了我国以煤为主的能源结构在未来很长时间内不 会有大的改变大量煤炭的燃烧，导致我国大气出现严重煤烟型 污染，其中燃煤烟气排放的SO 对环境污染尤为严重，控制其排 放势在必行 参考文献： 【1]何春红，郑嘉明．活性炭在烟气脱硫中的应用．化学工业与工 程．2002，2 作者简介： 王春明(1979．4．1一)，上海奉贤人，本科，助理工程师，研究方向： 环保 《资源节约与环保》2013年第6期 。