活性炭吸附原理及活性炭吸附工艺

活性炭的吸附原理

　　活性炭拥有较大的比表面积和发达的孔结构，在其表面上含有丰富的官能团，既可以作为吸附剂又可以作为催化剂载体。

　　研究表明，当温度在20～100℃时，SO2被活性炭吸附在表面，此时主要以物理吸附为主;随着温度的升高，吸附过程也随之改变，当温度在100～160℃时，吸附在活性炭表面上的SO2被进一步催化氧化为SO3，此时主要是以化学吸附为主;当温度大于250℃时，完全为化学吸附，SO3与H2O 反应生成的H2SO4存储进了微孔内。其反应方程式为：

活性炭吸附工艺

　　工业上利用活性炭净化烟气中的污染物，设计了活性炭工艺法，主要有：单级活性炭法、两级活性炭法、以及逆流式活性炭法。

　　单级活性炭法由吸附系统、解吸再生系统、副产物回收利用系统三部分构成，应用广泛。有文献表明，宝钢湛江某钢铁基地单台烧结机上采用了单级活性炭法，其治理效果见表1。

　　由表1可知，单级活性炭法的脱硝效率并不高，只有62.6%。这是由于当SO2和NOX同时存在时，当SO2浓度高于NH3时，NH3会与SO2反应生成铵盐被消耗。针对NOX的脱除率低的问题，设计了改进的活性炭法，主要有两级活性炭法和逆流式活性炭法。

　　两级活性炭法工艺主要由烟道系统、两级吸附系统、解吸系统、活性炭储运系统组成。其中两级吸附系统是由一JI、二JI吸附塔串联组成，每级吸附塔由4个吸附单元组成，每个单元由左右对称的六个反应室组成，分别为前室、中室、后室，其净化效果为：烧结工序产生的SO2浓度为430.50mg/Nm3;NOX浓度为277.50mg/Nm3。经两级活性炭工艺处理后，排放的SO2浓度为0.75mg/Nm3，净化效率为99.83%;NOX浓度为30.25mg/Nm3;净化效率为89.10%。

　　该法与单级活性炭吸附法相比，可以有效的脱除SO2和NOX，特别是对于NOX，其脱除率可以达到89.10%，远远高于单级活性炭吸附法。这是由于烧结烟气经前室和中室脱硫除尘后，再经后室，导致烟气中SO2的浓度降低，使得NH3可以直接与烟气中NOX发生反应形成N2。

　　逆流式活性炭法工艺的特点在于将脱硫和脱硝功能分开，脱硫段在上、脱硝段在下，通过活性炭自上而下，烧结烟气自下而上的运动，使得活性炭可以充分吸附烟气中的污染物，这样解决了活性炭法交叉运动中饱和程度不一致的问题，又有利于NOX被氨气还原为N2。采用此工艺，脱硫、脱硝效率达到了99.3%和91.1%。

　　综上可知，改进后的活性炭工艺是遵循先脱硫后脱硝的原理来净化烟气，在脱硝方面有明显的提高，但可能需要采用大量的活性炭作为吸附剂以及催化剂，导致了运行费用可能偏高，且容易产生大量的固废，因此不利于推广。