低温等离子体改性烟草焦脱除烟气中汞的实验研究

以废次烟草为原料,用盐酸溶液对800℃焦进行酸洗,然后采用低温等离子体对酸洗后的焦进行改性,研究低温等离子体改性时间对焦孔隙结构和表面化学特性的影响,以及对烟气中Hg⁰的脱除影响特性。利用氮气吸附/脱附、FTIR等方法对烟草焦改性前后的微观理化特性进行表征,在固定床上测试改性焦的脱汞率。结果表明：低温等离子体改性使烟草焦表面的孔隙结构减少,使有利于脱汞的酸性含氧官能团COOH和C=O的活性位含量随改性时间延长先增加后减小,改性作用使焦表面活性位的密度随改性时间逐渐增加。烟草焦改性后对汞的脱除率显著增加,且随改性时间的增加先增加后减小,改性5 min焦脱汞量最大,在2 h内为126.4μg/g。改性焦表面孔径偏大的微孔和中孔通道内的含氧官能团活性位对脱汞起到主要作用,而极微孔仅在吸附初期起作用,并被快速堵塞。     

空速对微波诱导活性炭放电脱硫的影响

通过改变实验空速,利用微波诱导活性炭放电脱硫,结合FT-IR和BET分析放电强度对活性炭脱硫产物和微观结构的影响。实验结果表明:空速大,放电强度大,脱硫效率高,说明SO_2极性分子与放电产生的等离子体发生非弹性碰撞,更多的SO_2分子由基态变为激发态,促进C-SO_2的还原反应,提高脱硫效率;空速减小,放电相对较弱,主要通过活性炭的微孔和含氧官能团吸附SO_2。弱放电脱硫后活性炭的比表面积和微孔体积减小;强放电脱硫后活性炭的比表面积增加,微孔体积增大,说明微波放电脱硫能够优化活性炭的孔隙结构。根据实验现象可知放电脱硫的产物有硫单质,由FT-IR分析可知放电后出现—S=O、S—C—O、S—O—C—C伸缩吸收振动峰,说明强放电脱硫的产物是S单质和稳定性高的含硫化合物。     

等离子烟气硫、硝、汞一体化脱除的中试研究

利用自主研发的窄脉冲高压电源放电产生的等离子体对某燃煤电厂脱硫后烟气中的硫、硝、汞一体化脱除进行研究。结果表明:脉冲放电等离子体作用后烟气中的NO、SO_2和Hg~0浓度明显降低;喷水或喷雾对等离子脱除NO没有明显影响,而喷水时SO_2的脱除效率却有明显提高,但单独喷雾作用其也无明显变化;提高脉冲频率利于NO和SO_2的脱除;本文研究对脉冲放电等离子燃煤烟气脱硫脱硝工业化应用具有一定指导意义。     

活性焦低温催化氧化NO脱除性能评价及热再生试验

活性焦是一种高性价比的炭基催化脱硝材料,为研究其在低温无氨条件下的脱硝性能及热再生情况,采用固定床试验装置,进行低温脱除NO性能评价及原位热再生试验;并对2种试验用活性焦的比表面积、孔径分布和表面官能团等进行表征分析,研究表面特性对去除NO性能的影响;初步探讨活性焦对NO的低温脱除及热再生机理。结果表明:在进口NO体积浓度100×10-6、O_2体积浓度6%、反应温度70℃、空速1 000 h-1的NO脱除试验条件下,出口NO浓度随时间增加逐渐上升,脱硝率则直线下降。结合红外表征,定性说明活性焦脱除NO过程中存在催化氧化及吸附,可能的机理是活性焦中活性官能团将NO氧化为NO_2,并以吸附态NO_2形式赋存于活性焦孔隙表面,部分化学吸附态NO_2又在活性焦表面发生歧化反应,形成吸附态NO_3。O_2体积浓度6%、再生温度70～400℃、升温速率2℃/min的热再生试验条件下,NO浓度先快速上升,100～150℃达到平台,210℃左右达到脱附量峰值,此时NO脱附折算浓度约85 mg/m3,之后NO浓度逐渐下降至0;模拟烟气在250℃以上时,CO开始析出,CO生成量与再生温度成正比。脱硝后的活性焦在原位热再生过程中,吸附态NO_2又分解为NO释放出来。2种试验用活性焦样品的微观孔隙结构较为相似,活性焦样AC1和AC2的等温曲线都属于IV型等温曲线,迟滞回线属H4型,这说明2种样品的微观结构多为狭缝状孔道;AC2在吸附脱附曲线低P/P0区拐点处的吸附量、孔容、BET比表面积比AC1略大,说明前者样品中的微孔相对更多;活性焦样AC1和AC2的最可几孔径分别为1.76和1.57 nm。XPS和脱硝性能评价发现含有更多含氧/氮官能团的活性焦样品,脱硝活性更强。     

天然矿物共混活性焦联合低温脱硫脱硝

以P1/Ti2-15@AC天然矿物共混改性活性焦,模拟研究移动床反应器系统中活性焦联合脱硫脱硝反应过程。研究结果表明,采用新型天然矿物共混改性活性焦,结合加热再生设计,可以很好地将烟气脱硫和脱硝过程结合,从而实现高效率、低成本的一体化联合脱硫脱硝。研究表明,循环脱硫再生后P1/Ti2-15@AC-Rn的脱硝活性得到显著提升,P1/Ti2-15@AC-R1和P1/Ti2-15@AC-R2的脱硝NO转化率接近100.0%,第三次再生后降低至85.0%左右并保持基本稳定。这主要是因为脱硫再生后活性焦表面酸性C—O、C—S等酸性官能团增加,增强了脱硝时活性焦表面NH₃的吸附过程,从而提升脱硝反应效率。     

电石渣制备钙基催化剂及其脱硫脱硝研究

以电石渣为原料,通过KHCO₃改性开发出一种高效、低成本的脱硫脱硝催化剂。考察了浸渍浓度、超声时间、超声功率等制备条件对脱硫脱硝的影响,并对材料进行了XRD、SEM、XPS等表征。结果表明,在最佳条件下二氧化硫(SO₂)和一氧化氮(NO)的去除效率可达到90%和60%。KHCO₃的浸渍浓度对改性电石渣去除NO和SO₂的影响较显著,改性后电石渣表面形成了新的物质且微孔和中孔的结构明显增加。改性电石渣表面形成的含氧官能团C—O、■和表面吸附氧是催化氧化脱除NO和SO₂的关键。     

处理废气脱硝脱硫的活性碳改性技术研究进展

活性炭广泛应用在工业废气的吸附、脱硝脱硫中，然而，传统活性炭微孔结构较少、孔隙分布不均匀、孔道内灰分较多造成阻塞等，脱硝脱硫效率不理想；在应用前常常需要通过改性手段处理活性炭来扩大其比表面积，提升孔隙率，改善表面官能团与掺杂原子的种类和数量，以此来提升吸附性能。综述了活性炭脱除废气中SO₂和NO_x的机理，研究了物理改性、化学改性对活性炭比表面积、孔结构、表面官能团等理化性质的影响，以及改性方法对活性炭吸附、脱除烧结废气中NO_x/SO₂效率的影响规律，展望了用于处理废气脱硝脱硫的活性炭改性趋势。     

活性焦联合脱硫脱硝工艺试验研究

为了开发活性焦联合脱硫脱硝工艺,选取一种商用活性焦在微型反应器上进行NH3对NO、SO2脱除影响及NO和SO2脱除交互影响试验,提出了活性焦联合脱硫脱硝工艺路线,并在实验室搭建的模拟装置上进行了工艺路线的模拟试验验证。结果表明,活性焦脱硝是低温SCR反应,NH3的存在使SO2吸附量提高约18%,说明NH3与SO2发生化学反应,有利于SO2脱除,但生成的硫铵会降低工业装置的稳定性;当活性焦无吸附NH3时,NO对SO2脱除无影响,当活性焦吸附NH3时,通入NO前后,SO2出口体积分数由0.15%降至0.13%左右,说明NO对SO2脱除有促进作用;通入SO2气体后,NO出口体积分数由0.045%迅速增至0.065%,说明SO2与NO争抢NH3,不利于脱硝。通过工艺路线模拟试验发现,当联合脱硫脱硝空速为400 h-1时,脱硫效率≥95%,脱硝效率≥70%,验证了活性焦联合脱硫脱硝工艺的可行性。     

碳材料对燃煤烟气硫脱除及资源化研究进展

中国发电煤耗每年近20亿t,虽然传统湿法脱硫工艺能够实现燃煤污染物SO_2的有效控制,但由于存在水耗高、副产劣质石膏量大难用等缺点,面临可持续发展困境。相比之下,基于多孔碳材料的SO_2脱除技术由于具备水耗少、无二次污染、污染物可资源化回收、吸附剂可再生利用等优点,是重要的发展方向。笔者综述了目前基于碳材料吸附、催化过程的燃煤烟气硫脱除及资源化研究进展,论述了碳材料资源化脱硫工艺的关键技术环节,最后提出了燃煤烟气硫脱除及资源化的未来科学和技术方向。碳材料内SO_2吸附-催化反应机制及产物迁移路径,重点讨论了碳材料孔结构、官能团、金属氧化物负载对SO_2吸附转化及副产物迁移的影响。研究表明,碳材料分级孔结构内存在SO_2吸附转化以及产物硫酸的迁移过程;在碳材料中掺杂以氮和氧为代表的非碳元素能改变碳平面的电子结构,调控SO_2在碳材料中的吸附和催化氧化过程。因此,碳材料孔隙与功能性官能团的协同定向构筑是强化碳材料吸附转化SO_2、提升脱硫性能的有效方式。脱硫饱和碳材料再生及硫资源化回收技术路径,重点讨论了碳热还原方法将SO_2资源化转化为硫磺的影响因素。热再生能耗高、活性焦质量损失严重;水洗再生效率低,活性焦循环脱硫能力差,高效再生需要活性焦不同尺度孔隙结构的有效配组,以强化物质输运扩散;在各种脱硫副产物中,硫磺物质量小、价值高、便利储运,是理想的资源化回收目标;碳基还原剂活性与选择性的调控是实现高效硫磺生成的关键。论述了高性能煤基活性焦的低成本宏量制备方法,重点讨论了强化脱硫过程的分级孔活性焦低成本制备方法。传统柱状活性焦制备工艺复杂、成本高且孔隙结构呈微孔分布,存在内扩散阻力大、内表面利用率低、SO_2脱除及再生脱附性能差等问题。破碎或颗粒状活性焦有望降低活性焦制备成本且实现活性焦孔隙的深度调控,但结构稳定性(强度)的提升是关键。通过催化活化、配煤、催化石墨化方法,可望实现兼具高活性和高结构稳定性的脱硫活性焦制备。     

ClO2/尿素溶液同时脱硫脱硝实验研究

SO_2和NO作为燃煤电厂排放烟气中的主要污染物,对环境产生了巨大危害。为有效进行燃煤烟气中的SO_2和NO的一体化脱除,文中通过对传统鼓泡床湿法脱硫脱硝装置进行改善,以ClO_2/尿素为新型复合吸收剂进行了湿法燃煤烟气脱硫脱硝一体化研究。实验结果表明:ClO_2的添加可以显著改善尿素吸收剂的脱硝能力,并且对SO_2的脱除还具有一定的促进作用。当n(ClO_2)/n(NO)=0.75,尿素质量分数为10%时,SO_2的脱除效率为100%,NO的脱除效率稳定在91%。实验中探究了ClO_2添加量,反应温度,吸收剂初始pH值,SO_2质量浓度和NO质量浓度对脱硫脱硝效率的影响,提出ClO_2/尿素复合剂脱硫脱硝的反应机理,表明新型复合吸收剂湿法脱硫脱硝的具有良好的应用前景。     

臭氧/氧化镁同时脱硫脱硝的反应特性

本实验利用一套自行设计的鼓泡反应装置进行了臭氧前置氧化、氧化镁溶液吸收的脱硫脱硝反应特性研究,探索了臭氧浓度、混合烟气温度、吸收液pH值、反应温度、SO_2及NO初始浓度等参数对脱硫脱硝效率的影响。结果显示,高O_3浓度和烟气温度有助于SO_2和NO的脱除,但吸收液pH值和反应温度不宜过高,烟气中的SO_2浓度变化对NO的脱除效率影响甚微。最佳实验条件下SO_2脱除效率可达99%,NO脱除效率可达52%。     

活性焦脱除烟气污染物研究进展

活性焦是一种高效、低成本的烟气污染物净化吸附剂，具有较好的抗碎强度和可再生性能，可应用于电厂等行业烟气脱除污染物，是干法烟气净化技术的核心材料，符合我国绿色经济、循环经济的发展要求。综述了活性焦应用于烟气污染物脱除的研究进展，对活性焦的制备、活化、改性、表征、工程应用进行介绍，且归纳了污染物(SO₂、NO_x、Hg⁰、VOCs)在活性焦上的去除机理，总结了影响活性焦吸附性能的相关因素以及废弃活性焦再生工艺的研究成果。目前，活性焦制备的方式有物理制备和化学制备。物理制备主要通过水蒸气等气体在高温条件下使活性焦具有更佳的孔隙结构，而化学制备主要通过酸、碱、盐等溶液对活性焦进行浸渍处理，优化活性焦的孔隙结构，丰富活性焦表面上的官能团，为活性焦提供更多吸附位点，以提高活性焦脱除烟气污染物能力。而在活性焦吸附污染物的过程中，污染物在活性焦上主要发生物理和化学吸附。一部分污染物直接吸附附着在活性焦表面，一部分污染物受吸附条件和活性焦官能团的影响，在吸附位点上发生化学反应，转化为其他易回收或无害物质。其中，烟气中SO₂     

低温等离子改性复合钙基吸附剂烟气脱硫实验研究

低温等离子技术对固体吸附剂表面具有明显的改性作用,为研究低温等离子改性对复合钙基吸附剂脱硫的影响,并开发高效的脱硫吸附剂,分别制取了不同比例的活性炭/复合钙基吸附剂(AC/CaO),并在固定床吸附实验台上进行脱硫实验,探究配比、吸附温度、O_2浓度对SO_2吸附效果的影响。在优化的实验条件下,进一步探究低温等离子改性对复合钙基吸附剂脱硫的影响。结果表明,在最佳实验条件下,复合钙基吸附剂对SO_2的单位质量吸附量达到24.89mg/g,大于纯CaO的脱硫效果;通过低温等离子处理后的复合钙基吸附剂拥有更高的SO_2脱除效率,与未改性复合钙基吸附剂相比,单位质量吸附量提高了61.7%;在SO_2和NO的竞争脱除反应中,经过低温等离子改性后,复合钙基吸附剂脱除污染物向着有利于脱除SO_2的方向发展。     

等离子体改性对活性炭纤维表面化学结构的影响

采用放电等离子体对活性炭纤维表面进行改性,通过改变活性炭纤维的化学官能团来强化活性炭纤维对SO2和NOx的吸附和催化作用。利用XPS、FTIR等方法对改性活性炭纤维的化学性质进行表征,研究了活性炭纤维表面官能团在等离子体改性过程中的转化规律和机理。试验结果表明放电改性过程可以有效的向活性炭纤维表面引入有利于脱硫脱氮的含氧、含氮官能团;当电压为8kV,放电时间为5分钟时,放电改性活性炭纤维的效果最佳。     

微波诱导活性炭激发等离子体射流脱硝实验

微波等离子体直接分解NO有极高的效率，但在有氧条件下分解较难。为解决这一问题，本文提出了一种利用微波诱导活性炭激发等离子体射流在有氧条件下脱硝的新技术。利用微波材料学工作站，通过调整激发等离子体参数（活性炭直径、活性炭质量、微波功率）得到了最佳工艺条件，深入分析了等离子体射流形成过程，并将其用于脱硝实验，研究了不同形态等离子体、NO初始浓度和O₂浓度因素对脱硝的影响。结果表明，以1L/min氮气作载气时，在活性炭直径2mm、质量15g、微波功率2kW条件下，可快速产生等离子体射流且持续时间长久。等离子体用于脱硝实验，射流状等离子体脱硝效率高于闪电状等离子体。NO依次在活性炭床层区和等离子体射流区去除。当O₂体积分数小于4%时，O₂浓度的增加对NO的脱除有促进作用；大于4%时，O₂浓度的增加会产生过量的氧自由基（·O）和大量的CO₂，对NO的脱除产生抑制作用。     

碳氧官能团对煤焦低温还原NO的影响

在450℃对神木煤制半焦还原NO进行研究,采用Raman、FT-IR、XPS等分析方法探究了半焦脱硝影响因素与其表面碳氧官能团的关系。结果表明：热解制焦温度、烟气中氧气浓度以及负载金属对脱硝效果的影响都与半焦表面碳氧官能团有关,降低热解温度、增大氧气浓度、负载金属均有利于增加C—O官能团。采用XPS表征对金属负载半焦表面的碳氧官能团进行分析,发现热力学相对稳定的C—O官能团含量与脱硝指标之间存在明显的线性关系(R²>0.96)。研究进一步揭示了热力学稳定的C—O官能团在半焦脱硝过程的重要地位。     

活性焦联合脱硫脱硝技术及其在我国的适用性分析

介绍了国内外脱硫脱硝工艺技术的发展情况;重点分析了活性焦联合脱硫脱硝技术的机理、工艺特点及应用状况;该技术可以在合适的温度区间有效地脱除烟气中的SO_2和NO_x,简化了烟气净化工艺,脱除过程基本不耗水、不产生二次污染,还实现了对硫的资源化利用,是适合我国国情的烟气脱硫脱硝技术。     

生物质活性炭烟气脱硫脱硝的研究进展

烟气脱硫脱硝技术是燃煤电厂烟气污染物控制的主流技术,其中生物质活性炭烟气脱硫脱硝以其新颖、高效、经济、资源化的特点成为近年来的研究热点。生物质活性炭烟气脱硫技术以吸附脱硫为主;生物质活性炭烟气脱硝技术根据烟气温度窗口划分为低温吸附脱硝（包括NO吸附与NO氧化吸附）、中温NH₃-SCR脱硝技术及高温异相还原脱硝技术。综述了孔隙结构、表面化学性质、表面改性等因素对生物质活性炭脱硫脱硝性能的影响,总结了提高生物质活性炭脱硫脱硝性能的途径与方法。最后指出,生物质活性炭异相还原脱硝反应建立更为通用的动力学模型、NH₃-SCR脱硝技术中生物质活性炭催化剂效率的进一步提升、生物质活性炭脱硫脱硝制备生物缓释肥、生物质活性炭改性与担载催化剂实现多污染物一体化脱除等方向可做深入探索与研究。     

大气污染中化石燃料燃烧烟气脱硫脱硝方法研究

大气污染中化石燃料燃烧烟气脱硫脱硝成为我国一项严峻的任务。烟气脱硫脱硝技术的发展有效提升了我国大气污染治理成效,促进化石燃料的清洁高效利用。本文研究了基于介质阻挡放电低温等离子体的脱硫脱硝方法、基于改进活性碳吸附法的脱硫脱硝技术和基于二氧化氯湿法的溶液吸收法,并分析相关因素的影响。在等离子体法的脱硫脱硝试验中,分析了反应器两端电压、频率和湿度等对脱硫脱硝效率的影响;在活性碳吸附法的脱硫脱硝试验中,分析了环境温度、空塔速度和SO_2浓度对脱硫脱硝效率的影响;在溶液吸收法的脱硫脱硝试验中,分析了SO_2浓度、ClO_2浓度、pH值、吸收液温度等因对脱硫脱硝效果的影响。     

移动床活性焦烟气净化工艺中废活性焦的形成与特征分析

移动床活性焦低温干法烟气多污染物脱除技术在钢铁烧结烟气脱硫脱硝工艺中具有良好的适用性，但烟气净化过程中活性焦的损耗成为制约该技术推广应用的关键因素之一。以宝钢烧结烟气脱硫脱硝工艺中所产生的废活性焦为研究对象，通过考察其比表面积、孔容结构、灰分中重金属及碱金属含量、表面官能团特征及脱硫脱硝性能，探究烟气净化过程中活性焦组成、结构及表面性质的变化。结果表明，与新鲜活性焦相比，废活性焦粒度集中分布在0.2?5 mm，其表面的氮、氧、硫元素及过渡金属氧化物含量显著增加，比表面积由191.0 m2/g增加至499.0 m2/g，使废活性焦颗粒在150℃下脱硝率由20%提升到70%，120℃下穿透硫容由0.27 mg SO2/g提升至11.08 mg SO2/g，显示了良好的再利用潜力。