活性焦汞吸附特性及动力学机理分析

通过固态吸附剂汞吸附效能测定系统进行了太西活性焦吸附单质汞的实验,考察单质汞Hg⁰入口浓度和温度对太西活性焦脱汞性能的影响并探讨了吸附机理。结果表明:在CO₂/N₂/O₂/NO/Hg⁰体系中,不同Hg⁰入口浓度获得的汞脱除效率曲线相似,脱除效率随Hg⁰入口浓度增大而增加;变入口浓度工况下,汞的吸附全过程遵循准二级动力学反应模型,该吸附过程以化学吸附为主;在反应温度从403 K升高到423 K的过程中,系统发生了化学吸附或者化学反应,423 K可作为活性焦的最佳除汞温度;Bangham方程可对变温工况下活性焦脱除单质汞的吸附过程进行准确描述,并获得不同温度下活性焦脱汞的吸附速率常数存在k_423K>k_463K>k_403K的关系。     

不同烟气组分对粉状活性焦吸附汞的影响机理

在模拟燃煤热烟气为热源和介质条件下,以准东褐煤为原料,通过一维沉降炉进行炭化活化(一步法)制备粉状活性焦,考察了活性焦对Hg~0的吸附能力,探索了SO_2、H_2O、O_2、CO_2、H_2O+O_2、SO_2+O_2及H_2O+SO_2+O_2气氛对活性焦吸附Hg~0的影响机理。结果表明:一步法获得的活性焦对Hg~0具有较高的吸附性能。N_2气氛作对比,H_2O、H_2O+O_2、CO_2和SO_2气氛下抑制活性焦对Hg~0的吸附;O_2、SO_2+O_2和H_2O+SO_2+O_2促进活性焦对Hg~0的吸附。通过Hg 4f的XPS分析证明了不同气氛组成对活性焦吸附Hg~0的抑制和促进机理。H_2O覆盖在活性焦活性位上和堵塞孔隙而抑制活性焦对Hg~0的吸附;SO_2与Hg~0在活性焦上发生竞争吸附而抑制对Hg~0的吸附;CO_2吸附在活性焦微孔上而抑制对Hg~0的吸附;O_2气氛下主要形成了HgO, SO_2+O_2气氛下Hg~0被氧化成HgSO_3,进一步氧化成HgSO_4; H_2O+SO_2+O_2气氛下,Hg~0被氧化成HgO和HgSO_4。     

褐煤活性焦烟气脱汞的实验研究

燃煤电厂汞污染越来越受到关注,目前具有应用前景的脱汞方法为吸附脱汞,因此研发高效低成本的脱汞吸附剂被广泛研究。在搭建的固定床吸附反应系统上对自制的褐煤活性焦脱汞性能进行了实验研究,研究了汞污染物的入口浓度,吸附剂的量、烟气成分及吸附剂的种类对吸附汞的影响。结果表明:活性焦吸附剂对烟气中的气态汞均有一定的吸附能力,其吸附效果随着入口汞浓度和吸附剂量的增加而增加;烟气中的SO2、NO气体对活性焦吸附汞有一定的促进作用。活性焦脱汞效率与载硫活性炭、脱汞专用活性炭相比还存在一定差距,但可通过改进活性焦的活化方式提高脱汞性能。     

活性焦脱汞实验研究

针对吸附剂对气态汞吸附效果的影响,比较了不同活性焦吸附剂对气态汞的吸附性能,对同种活性焦吸附剂不同吸附方式进行脱汞实验研究,分析了活性焦脱汞效率随时间的变化趋势;粒径和接触面积对吸附剂脱汞性能的影响。结果表明：样本活性焦最大吸附率出现在最开始,且随着吸附时间的增加,活性焦的吸附率逐渐减小,直到吸附量接近饱和,2种活性焦的饱和汞吸附量分别达到了1.137μg/g和0.792μg/g;随着活性焦质量的增加,最大吸附率及吸附饱和时间也随之增加;改变吸附方式可将最大吸附率由原来的20%左右提高至近40%,即增加吸附剂与汞的质量比可提高吸附剂的最大吸附率,增加吸附剂与含汞气体的接触面积可更好地提高吸附剂的脱汞效率。     

粉状洗涤剂组分对霉脂肪酶活性的影响

研究了粉状洗涤剂用活性物如LAS、AES、AOS、MES、肥皂、AEO9、TX10,特种阳离子表面活性剂,常规洗涤助剂以及特种助剂如过碳酸盐、偏硅酸钠、聚合物、酶制剂等组分对所开发的青霉脂肪酶活性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂对酶的活性有较大影响,影响程度为：LAS＞AOS＞肥皂＞AES＞AES;AEO9和TX10对酶活的影响较小,将基与LAS复配可显著降低LAS对酶活性的影响：阳离子表面活性剂在低浓度时对酶有激活作用,浓度增加影响增大;绝大多数洗涤助剂在配方用量范围内对酶活影响不大,只有碱性蛋白酶在用量多时有较大影响。     

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     

用于烟气脱硫的活性焦的改性研究

采用加入金属氧化物的方法对褐煤活性焦进行改性，重点研究MnO2的加入对活性焦脱硫性能及再生性能的影响，对活性焦改性前后的性能进行了对比实验。结果表明，MnO2、Fe2O3、Cr2O3作改性剂时，对碘的吸附率以MnO2最好，用MnO2改性可以延长吸附时间，当其质量分数在10％－15％范围内效果最好，在60－120℃脱硫效率最高。     

活性焦制备过程中汞的迁移研究

为研究工业活性焦生产过程中汞的迁移情况,使用实验室设备模拟工业制备活性焦的工艺过程制备活性焦样品,并以冷原子吸收法为基本原理的测汞仪对制备活性焦的原料煤、炭化样品和活性焦样品的汞含量进行测定,计算制备过程中汞的迁移量。结果表明:制备活性焦的原料煤中汞含量为42. 4 ng/g,制备过程的中间产物炭化样品(TH)的汞含量仅为1. 0 ng/g,活性焦样品(HXJ)的汞含量仅为0. 8 ng/g。原料煤中汞的赋存形态主要以共价化合物的无机盐和一些腐植酸中的有机汞存在,这些汞化合物的分解温度在350℃左右,而炭化温度可达到650℃,此时原料煤中大部分汞的化合物都已分解并以零价汞蒸汽的形式逸散到大气中。炭化过程是活性焦制备过程中汞迁移逸散量最大的阶段,原料中97. 6%的汞在此阶段逸散到空气中。在工业化制备活性焦过程中,对炭化阶段产生的尾气进行脱汞处理十分必要。     

中国活性焦烟气净化研究分析

根据973项目研究成果,结合文献资料,对中国活性焦用于烟气脱硫、脱硝和脱汞、以及联合脱除的研究现状,活性焦烟气净化工业应用情况进行了综述和分析,并提出了今后研发应用几点建议。     

改性褐煤活性焦对模拟烟气中汞的脱除研究

为降低烟气脱汞成本,提高活性焦脱汞性能,以内蒙古锡林浩特褐煤为原料制备活性焦并进行化学改性,分析载硫、Na2S溶液和Zn Cl2溶液浸渍等改性方法对活性焦结构及性能的影响,研究改性方法、吸附温度、负载量和汞渗透量对活性焦脱汞性能的影响。结果表明,活性焦改性后,比表面积和孔容积有所降低,载Na2S、硫、Zn Cl2活性焦对汞的吸附量比原始活性焦分别提高了60%、113%和140%;吸附温度升高,化学反应变快,活性焦的初始脱汞效率由75.8%提高至95%以上,但穿透时间并不呈比例增加;当Zn Cl2负载量由5%提高至15%后,50%穿透率对应时间由75 min延长至120 min,活性焦对汞的吸附值由10.1μg/g增至17.5μg/g。随着汞渗透量的增加,活性焦脱汞效率有所提高,50%穿透率的对应时间由110 min缩短至95 min,最终总吸附值仅由14.4μg/g增至16.2μg/g。     

SO2活化改性石油焦吸附剂的汞吸附特性

利用SO₂气体对石化工业副产物石油焦进行活化改性以制成富硫高活性脱汞吸附剂（SAPC）。在固定床实验装置上进行SAPC吸附脱除汞的实验研究,考察吸附温度、入口Hg⁰浓度、烟气成分以及热再生等因素对脱汞特性的影响规律,同时结合比表面积及孔隙度分析、元素分析和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段深入分析SAPC的汞吸附机理。结果表明,SO₂活化改性石油焦的物理和化学特性得到极大改善,羰基、酯基以及非氧化态硫是Hg⁰的主要活性吸附位。吸附温度的升高会抑制对Hg⁰的吸附脱除,烟气中较高的Hg⁰浓度会降低汞脱除效率,但对其汞吸附速率有促进作用。SO₂对SAPC的脱汞性能影响较小,O₂易将Hg⁰氧化成为更容易与含氧、含硫官能团结合的氧化态汞,从而促进对Hg⁰的脱除。热再生时吸附态汞化合物受热分解的过程伴随着吸附剂表面化学活性位的损失,导致再生后汞吸附性能大幅下降。     

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。     

可资源化活性焦烟气脱硫技术简介

介绍活性焦脱硫剂和可资源化活性焦烟气脱硫技术的原理、特点及技术经济指标.活性焦以吸附催化氧化的方式而不是简单的物理吸附方式吸附SO2,使SO2与烟气中的水、氧气发生化学反应生成吸附态硫酸.吸附饱和后的活性焦被间接加热到一定温度,让吸附在表面的硫酸与活性焦中的碳发生还原反应,释放出φ(SO2)约20%的气体.活性焦恢复活性后循环使用,富含SO2的气体可用于生产硫酸等化学品.此工艺脱硫效率高达95%以上,不消耗水,不形成二次污染.     

石油焦系活性炭2-甲基噻吩吸附性能研究

以石油焦为原料经高温炭化和水蒸气活化处理制备出石油焦基活性炭,经硝酸氧化处理后,采用静态吸附法测试了2-甲基噻吩在石油焦基活性炭上的吸附性能。研究结果显示,制备的活性炭比表面积高于800 m2·g-1,孔容大于0.45 cm3·g-1,经硝酸处理后比表面积和总孔容有所下降。样品经硝酸处理后,对2-甲基噻吩的饱和吸附量显著增加,硝酸处理40 min得到的活性炭对2-甲基噻吩的饱和吸附量最大。2-甲基噻吩在石油焦基活性炭上的吸附动力学均遵循拟二级动力学模型,饱和吸附量随吸附温度的增加而减小,热力学上表现为放热,熵减且是自发进行的过程。     

活性炭表面模拟烟气与元素汞间均/异相氧化反应特性

通过固定床吸附实验,在130℃温度下模拟研究燃煤烟气组分在椰壳活性炭(CS-AC)表面吸附气态元素汞(Hg⁰)过程中的作用与影响,揭示模拟烟气组分、Hg⁰以及活性炭表面三者间的均相、异相氧化反应特性。实验研究了CS-AC在N₂和模拟烟气气氛下对Hg⁰的吸附,模拟烟气组分与Hg⁰间的均相氧化反应,以及吸附模拟烟气组分后CS-AC在N₂气氛下对Hg⁰的吸附。研究表明在N₂气氛下CS-AC对Hg⁰不具备物理吸附的能力,而在模拟烟气组分下CS-AC对Hg⁰具有较强的吸附能力,初始吸附效率达80%。仅在模拟烟气均相反应作用下,大约只有14%的Hg⁰被氧化为Hg²⁺。经过预先跟常规模拟烟气吸附反应,CS-AC表面具备一定氧化性化学元素基团（如NO_x）后,能够在N₂气氛下对Hg⁰进行化学吸附,初始吸附效率达67%左右。可以认为模拟烟气和Hg⁰两者间的均相作用不是促进CS-AC在模拟烟气组分下对Hg⁰具有较强的吸附能力的主因。活性炭吸附Hg⁰的过程中,活性炭表面在烟气组分氧化Hg⁰的过程中起到了积极的促进作用。无论在N₂气氛下,还是在模拟烟气下,CS-AC吸附Hg⁰是气氛中氧化性组分、Hg⁰和活性炭表面三者间的异相化学氧化吸附反应过程。