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活性炭脫硫原理是什么？
點(diǎn)擊次數(shù)：717 發(fā)布時(shí)間：2011-11-15
活性炭脫硫原理是什么？活性炭對(duì)SO2 的吸附包括物理吸附和化學(xué)吸附。當(dāng)煙氣中無(wú)水蒸汽和氧氣存在時(shí),主要發(fā)生物理吸附,吸附量較小。當(dāng)煙氣中含有足量水蒸汽和氧時(shí),活性炭法煙氣脫硫是一個(gè)化學(xué)吸附和物理吸附同時(shí)存在的過(guò)程。首先發(fā)生的是物理吸附,然后在有水和氧氣存在的條件下將吸附到活性炭表面的 SO2 催化氧化為H2 SO4。長(zhǎng)期以來(lái),人們將反應(yīng)的總過(guò)程用以下化學(xué)方程式描述:
SO2 +O2 +H2O-H2 SO4<A href="/muzhifenzhuanghuoxingtan.html">粉狀活性炭</a>
1. 2 有H2O存在時(shí)的活性炭脫硫反應(yīng)過(guò)程
活性炭煙氣脫硫法不同于其他的煙氣脫硫技術(shù),它是以傳統(tǒng)的微孔吸附原理為理論基礎(chǔ)的一門(mén)技術(shù)。然而,這種吸附作用與常用的工業(yè)吸附凈化水技術(shù)有很大的區(qū)別,由于涉及到多組分物質(zhì)的吸附傳質(zhì),使其吸附過(guò)程十分復(fù)雜。在有水存在的條件下,在活性炭表面附近、表面、中孔、大孔以及微孔內(nèi),均可形成水、水蒸汽、SO2、SO2 - 3 、SO2 - 4 等多種組分的復(fù)雜混合體,這些分子或離子的存在及其數(shù)量, 或可促進(jìn)吸附性能的提高,或可制約活性炭的吸附能力。H2O的參與從根本上改變了SO2 在炭表面的反應(yīng)機(jī)理,有關(guān)反應(yīng)過(guò)程的假設(shè)眾說(shuō)紛紜。 L izzio、Mochida、Cazorla - Amoros等人認(rèn)為SO2 和O2 存在競(jìng)爭(zhēng)活性位的現(xiàn)象,在可能存在的3種氧化反應(yīng)中,只有下式可以順利進(jìn)行[ 1 - 3 ] :
c-SO2 +O2 +CC-SO3 +C-O
即只有氣態(tài)的氧才可以與吸附態(tài)的SO2 反應(yīng)。 Tamura則認(rèn)為H2O、SO2 和O2 分子可被活性炭吸附,只要它們之間具有足夠近的距離和一定的空間構(gòu)型, 彼此之間就可直接反應(yīng), 并zui終生成 H2 SO4 [ 4 ] 。在這種理論模型中,氧化反應(yīng)式為:<A href="/muzhifenzhuanghuoxingtan.html">粉狀活性炭</a>
C-SO2 +C-O C-SO3 +C
上式為反應(yīng)的控制步驟,其余的反應(yīng)步驟則依賴于該反應(yīng)的順利與否。
Zawadzki等認(rèn)為H2O 的參與改變了SO2 在炭表面的反應(yīng)機(jī)理,在無(wú)H2O的條件下,氧化反應(yīng)不能進(jìn)行[ 5 ] 。在有H2O存在的條件下,活性炭表面的吡喃酮官能團(tuán)和離域TT電子均會(huì)與H2O分子反應(yīng)生成H2O2 ,而H2O2 可以將SO2 溶于水后形成的 H2 SO3 氧化成為H2 SO4。劉義等經(jīng)過(guò)多年深入細(xì)致的理論分析和試驗(yàn)研究[ 6 ] ,認(rèn)為在有水存在的條件下,有效吸附位的數(shù)量并非由微孔容積和微孔數(shù)量決定,微孔填充理論并不適用于水洗脫附條件下的活性炭脫硫, Tamura機(jī)理和Lizzio理論均不適用于此種技術(shù), Zawadzki的理論分析是一種較為合理的解釋,活性炭表面應(yīng)遵循以下反應(yīng)式:
SO2 .H2O +H2O2 2H+ -SO2 - 4 +H2O