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煤质活性炭比表面积和孔结构对脱硫脱硝性能的影响

作者:宁夏永瑞达炭素有限公司 日期:2020年8月5日

  有关孔容和比表面积对煤质活性炭的脱硫性能及硫容的影响的研究很多,其影响结果也不尽相同。永瑞达煤质活性炭厂家使用水蒸气在850~950℃下活化制备了一系列比表面积的煤质活性焦,使用含SO22000ppm的模拟烟气,在5000h-1的空速下进行脱硫研究,发现硫容与总比表面积和孔容均没有关联,但是与活性炭微孔比表面积呈现良好的相关性,微孔比表面积大的活性焦的硫容也呈现出大值;微孔是发生脱硫反应的主要场所,脱硫后活性焦微孔容积相比原活性焦减少0.0115cm3/g,证明脱硫之后SO2>被氧化成SO3储存在微孔中。

煤质活性炭

  在微波再生过程中C与生成的H2SO4反应造成的碳烧失使得比表面积及孔容加大,300W和400W再生功率下循环17次后碳烧失率分别为19%和27.8%(质量分数),比表面积由524.9m2·g-1上升到721.2 m2·g-1,硫容由70mg·g-1上升到了85mg·g-1。在较高的进气浓度和较低的吸附温度下,煤质活性炭的微孔比表面积与SO2吸附量的线性相关系数较大,说明在此条件下SO2的吸附量主要受到微孔的影响,而在低进气浓度和较高的吸附温度下,SO2吸附量不仅与微孔相关,还与SO2进气浓度和床层反应温度有关。

  煤质活性炭的孔结构与比表面积可以对脱硫脱硝起到一定的影响。在煤质活性炭的吸脱附过程中,中孔作为传质通道,微孔作为储存场所。使用煤质活性炭在30℃下同时吸附H2S(体积分数2%)和SO2(体积分数1%),空速237.7 h-1,出口的总硫量可以降低至10mg/m3,吸附的气体量折合成单质硫来计算,在此条件下每克煤质活性炭可吸附64.27mg硫单质,研究发现0.5nm左右的微孔是吸附的主要活性位,中孔对深度脱硫并没有太大贡献。

  永瑞达煤质活性炭厂家分别使用椰壳和煤制备了一系列孔隙结构的活性炭,并于1209℃下进行脱硫,整体上看来,孔隙结构发达的样品具有较高硫容,但是硫容与孔容并不呈线性关系,而在500~800m2/g区间内,比表面积与硫容呈一定的线性关系,因此,在活性位的数量相当的情况下,大的比表面积有利于活性位的均匀分布,也增加了反应物的扩散区域,因而更能有效利用作为存储空间的孔容。

煤质活性炭

  使用煤质活性炭纤维(ACF)探究了孔分布对煤质活性炭脱硫的影响,发现ACF初始吸附速率与孔径成反比,而总吸附量是由孔径和孔体积共同决定的;高温处理可以加大孔体积,从而提高SO2的吸附量,其中1000℃热处理的ACF表现出了很高的吸附量。用活化法制备了一系列废茶煤质活性炭,具有大的比表面积(1485m2/g)的样品吸附脱硫性能反而差,微孔孔径增加降低了微孔的吸附势能,不利于煤质活性炭对SO2的吸附,相对而言孔径在0.7nm左右的样品脱硫效果更好。

  在较高进气浓度和低吸附温度时,煤质活性炭的总孔容与吸附量呈较好的线性关系,吸附温度298K,进气浓度75000mg/m3时,线性相关系数达到最大值0.9578。而进气浓度较低,吸附温度较高时,煤质活性炭孔容的利用率相对较低,总孔容与SO2吸附量的线性相关系数较小。

  丰富的孔结构以及强吸附性是煤质活性炭应用于脱硫脱硝的前提,但是总体而言脱除效果与比表面积和孔径并不一定成正比。煤质活性炭对SO2的吸附性能以及对NO的催化性能受到多方因素的综合影响,除去孔结构,煤质活性炭的表面化学性质也起到了重要的作用。