改性活性炭对低浓度二氧化硫吸附动力学模型研究

碱改性活性炭是一种广泛应用于半导体工业和数据中心净化室内吸附二氧化硫的高效材料，但是鲜有针对符合真实建筑环境的低浓度二氧化硫吸附实验及动力学模型进行研究。首先研究了氧化铜-氢氧化钾改性活性炭（CuO-KOH@AC）、氢氧化钾改性活性炭（KOH@AC）、氢氧化镁改性活性炭[Mg（OH）₂@AC]等3种碱改性活性炭在温度为25 ℃、相对湿度（RH）为50%、二氧化硫质量浓度为2 612 mg/L条件下对二氧化硫的吸附性能，结果显示碱改性活性炭对二氧化硫的吸附能力受碱负荷量的影响更多。然后测定了CuO-KOH@AC在二氧化硫质量浓度为522~13 400 mg/L的吸附等温曲线实验值，验证了Langmuir模型、Freundlich模型、Dubin-Radushkevich（D-R）模型的有效性，其中Freundlich模型在低二氧化硫浓度条件（二氧化硫质量浓度为522 mg/L，误差为-12.18%）下拟合效果最好。CuO-KOH@AC在二氧化硫质量浓度为2 612 mg/L、不同RH（1%、50%、75%）条件下的吸附实验表明，RH增加能够促进二氧化硫在吸附剂表面的吸附。傅里叶变换红外光谱对CuO-KOH@AC吸附二氧化硫后的分析表明，吸附剂表面的吸附物种为—SO₃（或SO₄^2-）和—SO₂。X射线光电子能谱对CuO-KOH@AC吸附二氧化硫后的分析结果显示，吸附剂表面S⁶⁺形态占80%~90%，其比例随着RH的增加而增加。CuO-KOH@AC最终以SO₄^2-形式吸附气态二氧化硫，吸附过程以化学吸附为主。