微波辐照活性炭床烟气脱硝实验研究

微波诱导催化作用结合活性炭的吸附和还原能力可以实现烟气中氮氧化物的还原脱除. 利用微波反应器开展了微波辐照活性炭烟气脱硝实验, 研究了微波辐照功率(反应温度)、烟气流率、NO浓度以及烟气共存成分对脱硝效率的影响. 实验结果表明, 微波功率越高, 脱硝效率也越高, 在560 W可达80%左右的脱硝效率|活性炭质量越大脱硝反应越完全, 50 g活性炭可脱除83%的NO|烟气流率增加脱硝效率降低|烟气中氧的存在对脱硝有一定促进作用, 烟气含湿量过大对脱硝不利. 脱硝反应动力学研究表明, NO的反应级数近似为1, 速率常数为k＝1.33 min^－1. BET测试表明, 微波辐照活性炭后其表面积有少量下降.     

通过氧化改性提高载银活性炭的抗菌性能

使用浓HNO3和浓H2O2对活性炭进行常温氧化改性,用FTIR和N2吸附法对活性炭进行表面分析,用AAS、SEM、XRD研究银在活性炭表面的吸附和分布特征,并研究了载银活性炭的抗茵性能.结果表明,活性炭经浓HNO3常温改性后,比表面积提高,而经浓H2O2常温改性后,比表面积略有下降,但都使活性炭表面含氧基团增加.改性后,活性炭表面增加的含氧基团为[Ag(NH3)2] 的还原吸附提供更多的活性点,使银的吸附量增大5倍多,银颗粒更加密集,大小更加均一.研究表明,载银活性炭具有明显的抗茵作用,其中对金黄色葡萄球菌的杀灭效果优于对大肠杆菌的杀灭效果,氧化改性使载银活性炭抗茵作用显著增强,其中硝酸改性现象更加明显.     

改性活性炭纤维可见光催化联合脱硫脱硝的研究

利用水合肼还原法制备的TiO₂/Cu₂O复合光催化剂对活性炭纤维(ACF)进行改性,利用SEM、XPS、BET以及XRD对其进行表征,研究改性后ACF的性质及其脱硫脱硝效果。研究表明,TiO₂/Cu₂O同时改性后的ACF表面孔径减小,但表面石墨碳和羰基(C=O)官能团增加,增强了ACF对NO和SO₂的吸附能力,从而提高了脱硫脱硝的效率,该催化剂在40℃、可见光的催化下脱硫效率达90%,脱硝效率达60%。     

微波再生对活性炭循环吸附SO_2的影响

研究了脱硫活性炭的微波再生及其对烟气中SO2的循环吸附特性。通过扫描电镜、N2吸附、元素分析、Boehm滴定等表征了微波再生对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响,分析了微波再生对活性炭循环吸附烟气中SO2的影响规律。结果表明,微波再生是脱硫活性炭再生的有效手段,在合适的再生功率下,经过多次循环吸附/再生后,活性炭仍然保持较高的吸附容量,吸附17次后再生活性炭仍然高于原始活性炭,但同时由于再生过程中存在C与H2SO4的反应,活性炭存在明显的烧失现象。初次再生后,活性炭的表面酸性官能团在高温下基本完全分解,碱性官能团含量上升,活性炭的SO2吸附容量明显提高;多次吸附/再生循环后,再生反应起到了活化的作用,使活性炭的孔结构变狭长,微孔比表面积和微孔容积呈上升趋势,同时酸性和碱性官能团基本保持稳定,活性炭的SO2吸附容量逐渐增加。     

烟气共存成分对微波辐照活性炭同时脱硫脱硝的影响研究

研究了O₂、CO₂以及水蒸气等各种烟气共存成分对微波辐照活性炭脱硫脱硝的影响。实验结果表明,SO₂对烟气脱硝有一定的抑制作用;烟气中水蒸气会抑制脱硫,低浓度水蒸气含量使脱硝效率上升,但高浓度水蒸气使脱硝效率下降;O₂和CO₂的存在可在一定程度上促进脱硫脱硝,但高浓度的O₂和CO₂会造成活性炭的损耗,从而抑制与脱硫和脱硝有关的还原反应。采用此方法可有效脱除烟气中SO₂和NO_{x,其脱除效率均在90%以上。}     

烟气脱硫活性炭微波再生特性的实验研究

研究了烟气脱硫活性炭的微波再生特性。通过扫描电镜、N₂吸附、元素分析、Boehm滴定表征微波再生对活性炭孔隙结构和表面化学性质的影响,分析微波再生对活性炭吸附烟气中SO₂的影响规律。结果表明,微波再生功率越高,SO₂再生曲线越窄,峰值浓度越高,有利于载硫活性炭的解吸和高浓度再生气的获取。微波再生对活性炭起到了活化作用,使活性炭的孔结构变狭长。随着微波再生功率的提高,活性炭的微孔比表面积、微孔孔容增加,酸性官能团含量上升,碱性官能团含量下降。100 W再生后,活性炭再生不完全,残留的H₂SO₄影响了活性炭的吸附,活性炭的SO₂吸附性能下降。200、300、400 W工况下,活性炭的SO₂吸附容量均得到提高,且随着再生功率的提高,活性炭的碱性官能团含量上升,微孔比表面积、微孔孔容增加,SO₂吸附性能逐渐增强。     

氢氧化镁改性活性炭对酸性品红的吸附

为提高活性炭(GAC)的吸附性能,采用氢氧化镁对活性炭进行改性,制得经济高效的改性活性炭材料。利用扫描电镜、XRD对改性活性炭进行表征;通过实验确定改性活性炭的最佳制备条件:氯化镁浓度为1.0 mol·L~(-1),氢氧化钠浓度为0.5 mol·L~(-1),氢氧化钠浸泡活性炭的温度20℃;吸附酸性品红吸附时间为150 min时,改性活性炭对酸性品红的吸附量为6.16 mg·g~(-1),而原活性炭吸附量为4.12 mg·g~(-1);热力学吉布斯自由能ΔH~00和焓变ΔH~00,说明该吸附过程是吸热和自发进行的,同时考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量和温度等因素对吸附效果的影响。     

氨再生条件对V2O5/AC同时脱硫脱硝活性的影响

对烟气同时脱硫脱硝过程中吸附SO2后的活性炭载V2O5（V2O5/AC）催化 吸附剂在含NH3气氛下的再生条件进行了考察，发现3%～5%NH3/Ar气氛、300℃、60min再生可有效恢复V2O5/AC的脱硫活性，并明显提高其脱硝活性。基于对SO2和NO的脱除率、再生后V2O5/AC的硫质量分数以及FT IR谱图分析发现，NH3的存在对V2O5/AC所吸附硫的脱附行为没有明显影响，但可显著改变V2O5/AC的表面化学性质，有利于烟气脱硫；NH3还可在V2O5/AC表面储存，显著促进脱硝。     

氢氧化镁改性活性炭对酸性品红的吸附

为提高活性炭(GAC)的吸附性能,采用氢氧化镁对活性炭进行改性,制得经济高效的改性活性炭材料。利用扫描电镜、XRD对改性活性炭进行表征;通过实验确定改性活性炭的最佳制备条件:氯化镁浓度为1.0mol·L~(-1),氢氧化钠浓度为0.5 mol·L~(-1),氢氧化钠浸泡活性炭的温度20℃;吸附酸性品红吸附时间为150min时,改性活性炭对酸性品红的吸附量为6.16 mg·g~(-1),而原活性炭吸附量为4.12 mg·g~(-1);热力学吉布斯自由能ΔH~00和焓变ΔH~00,说明该吸附过程是吸热和自发进行的。同时考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量和温度等因素对吸附效果的影响。     

改性活性炭对模拟柴油中噻吩类硫化物的吸附性能

将粉状活性炭(AC)分别经过浓硝酸、浓硫酸和王水氧化后得到3种改性活性炭NAC、SAC和AAC,测定了改性前后活性炭在30℃和50℃对正辛烷溶液中苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)和3-甲基噻吩(3-MT)的静态等温吸附数据,并用Langmuir方程对数据进行了处理。结果表明,改性后活性炭对噻吩类硫化物的吸附性能均有所增强,其强弱顺序为AAC>NAC>SAC>AC,在30℃下AAC对正辛烷溶液中BT、DBT和3-MT的最大吸附硫含量分别比AC提高了88.7%、63.4%和95.1%。活性炭对噻吩类硫化物的吸附性能强弱与其在红外谱图中含氧官能团的峰强度大小和Boehm滴定分析中含氧官能团数量多少是一致的。在30℃下,再生4次后的AAC对正辛烷溶液中的BT、DBT和3-MT硫的平衡吸附量仍可达到初始吸附量的71.5%、72.7%和40.7%,再生效果良好。     

复杂烟气条件下太西活性焦脱除Hg0的实验研究

为了解复杂烟气条件下活性焦吸附剂的脱汞特性,利用汞渗透管和主要气体成分模拟复杂烟气,在实验室规模的固态吸附剂汞吸附效能测定系统上,进行了太西活性焦吸附单质汞的实验研究,并采用FT-IR对活性焦表面进行了光谱表征。结果表明,在活性焦表面存在各种含氧官能团;在CO₂/N₂/O₂/SO₂/Hg⁰烟气体系中,当SO₂加入量为400、855、1 520 mL/m³时,出口汞浓度分别为36、43、48 μg/m³,SO₂对系统吸附Hg⁰的能力有抑制作用;在CO₂/N₂/O₂/NO/Hg⁰烟气体系中,较低浓度的NO对Hg⁰脱除有抑制作用,而高浓度值的NO抑制作用减弱;在CO₂/N₂/O₂/NO/SO₂/Hg⁰烟气体系下,提高NO浓度对Hg⁰脱除有一定的促进作用,而提高SO₂浓度初期促进汞的脱除,后期则表现为抑制作用。     

ZnCl2、KOH和HNO3改性MWCNT对苯酚的吸附行为研究

通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、N₂吸附分析仪及Boehm滴定法获得ZnCl₂、KOH和HNO₃化学处理对高纯多壁碳纳米管的结构和表面含氧官能团的影响,通过批处理实验考察吸附条件（吸附时间、初始浓度、温度）对处理前后的碳纳米管吸附苯酚行为的影响,并采用准一级、准二级、Evolich动力学模型和热力学方程拟合其吸附数据,分析其动力学行为、热力学行为和吸附机理。结果表明,虽然ZnCl₂、KOH和HNO₃化学处理法均未对碳纳米管BET比表面积产生显著影响,但会影响其表面化学性质（即,对于ZnCl₂和KOH化学处理降低表面羧基、内酯基含量和增大碱性官能团量,而对于HNO₃化学处理可以增大表面羧基、内酯基含量,而碱性官能团略有增加）;改性处理影响碳纳米管去除苯酚效率：由于ZnCl₂和KOH改性处理降低碳纳米管表面羧基量,故其提高了苯酚去除率,而HNO₃处理则略减小碳纳米管的苯酚去除率,可能是由于碳纳米管结构和表面化学性质共同影响所致;碳纳米管的苯酚去除率均随苯酚溶液初始浓度的增大而减小;高温不利于吸附;热力学研究发现碳纳米管吸附苯酚过程是自发的和放热的,属于物理吸附;动力学研究表明,吸附过程符合准二级动力学方程。通过ZnCl₂和KOH化学处理,可以显著提高碳纳米管对苯酚的吸附性能。     

硝酸改性活性炭上氧/氮官能团对脱汞性能的促进作用

采用硝酸氧化手段对活性炭进行了表面处理, 并在固定床反应器上测试了其脱除单质汞的性能. 研究表明, 在模拟烟气中硝酸改性活性炭能有效脱除单质汞. 采用元素分析、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、Boehm滴定、程序升温脱附(TPD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了活性炭表面官能团对其脱汞性能的影响. 结果表明: 硝酸氧化处理能同时增加活性炭表面含氧官能团和含氮官能团的含量. 与改性活性炭的物理性质相比, 其化学性质对脱汞性能的影响更大, 单质汞主要被改性活性炭氧化为HgO而去除. 在脱汞反应中, 羰基、酯基和酸酐等含氧官能团可能是活性吸附位点, 反应后这些官能团被还原为羟基或者醚基; 而吡咯等含氮官能团可能是活性催化位点. 此外, 基于上述表征结果提出了硝酸改性活性炭表面官能团的脱汞机制.     

磁性凹凸棒土制备及其脱汞性能研究

对自然界中广泛存在的凹凸棒土(Atp)进行磁改性,通过沉积-沉淀法制备出磁性氧化铁改性的磁性凹凸棒土(MAtp),采用BET、VSM、XRD以及SEM等手段对其理化性质加以分析,并在固定床实验台上进行模拟烟气脱汞性能测试,研究了铁氧化物含量、反应温度和烟气成分对其除汞能力的影响。结果表明,Atp与磁性物质的复合提高了其对Hg~0的脱除能力,并且随铁氧化物含量升高,MAtp脱汞能力逐渐增强;在实验温度区间内,脱汞能力随温度的升高逐渐增强,MAtp对Hg~0以化学吸附为主;O_2、NO的添加有利于Hg~0的脱除,但Hg~0穿透率随浓度变化不显著;SO_2抑制汞的脱除,并且随浓度的增加,其抑制效果更加明显,但是当NO和SO_2共同存在时,NO能明显削弱SO_2对脱汞的抑制作用。     

Electron beam treatment of lignite-burning flue gas with high concentrations of sulfur dioxide and water

Experiments were carried out to investigate the removals of SO₂ and NO_x from simulated lignite-burning flue gas containing SO₂ (4800 ppm), NO (320 ppm) and H₂O (22%) by electron beam irradiation. Removal efficiencies of SO₂ and NO_x were achieved to reach 97 and 88% at 70°C, and 74 and 85% at 80°C, respectively, with the dose of 10.3 kGy without NH₃ leakage. The higher removal efficiencies of SO₂ and NO_x were observed in simulated lignite-burning flue gas than in coal-fired flue gas containing 800 ppm of SO₂, 225 ppm of NO and 7.5% H₂O at the same treatment condition. The higher removal efficiencies were attributed to the higher concentrations of SO₂, H₂O, and added NH₃. Simulation calculations indicated that the higher concentrations of these components enhance the effective radical reactions to oxidize NO to form NO₂ with HO₂ radical, and to oxidize SO₂ to form SO₃ with OH radical and O₂. The reactions of NO_x with N and NH₂ radicals to produce N₂ and N₂O also promote the NO_x removal. By-product was determined to be the mixture of (NH₄)₂SO₄ and NH₄NO₃ containing a small amount of H₂SO₄.     

MnOx-TiO2吸附剂对燃煤烟气中汞的脱除

以锐钛矿型TiO_2为载体,采用浸渍法对其进行MnO_x改性制备脱汞吸附剂,探究了负载量、焙烧温度、反应温度及烟气组分等参数对吸附剂脱汞性能的影响。利用N_2吸附-脱附、TG/DTG、XRD、FT-IR、Hg-TPD、XPS等方法对吸附剂的理化性质进行了表征。结果表明,Mn的最佳负载量为12%,最佳焙烧温度和反应温度分别为450和300℃,在实验条件下MnO_x-TiO_2吸附剂可达到的最佳脱汞效率为98.46%。烟气中少量的O_2及微量的HCl对吸附剂的脱汞有较强的促进作用;SO_2对吸附剂的脱汞有较强的抑制作用,SO_2与Hg~0存在的竞争吸附作用以及脱汞反应中产生的硫酸盐覆盖活性位点表面,是导致脱汞效率下降的主要原因。烟气中的CO_2和NO也会对汞的脱除产生轻微的抑制作用。负载在吸附剂上的MnO_x存在Mn~(4+)、Mn~(3+)两种价态,其中,Mn~(4+)将Hg~0氧化为Hg~(2+),自身被还原为Mn~(3+)。结合实验和分析结果发现,Hg~0的吸附和氧化基本遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机理。     

蒸汽活化生物质焦吸附模拟烟气中SO2和NO的研究

以麦秆和稻壳生物质为研究对象,在不同的热解温度、热解速率以及蒸汽活化温度条件下制备了生物质焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测定生物质焦的比表面积和孔隙结构参数。利用固定床吸附装置,研究了热解温度、热解速率、活化温度和模拟烟气中SO₂和NO浓度等因素对生物质焦吸附SO₂和NO性能的影响。结果表明,蒸汽活化可以显著提高生物质焦的BET比表面积、D-R比表面积、D-R微孔容积和总孔容,降低其平均孔径,并显著增加蒸汽活化生物质焦对SO₂与NO吸附的起始穿透时间和吸附量。快速热解下制得的蒸汽活化焦对SO₂和NO的吸附效果优于慢速热解,热解温度为873 K的蒸汽活化焦的吸附性能明显好于热解温度为673与1 073 K的蒸汽活化焦。在973~1 173 K下,随着蒸汽活化温度的提高,蒸汽活化生物质焦对SO₂和NO的吸附量呈现先上升后下降的趋势。随着模拟烟气中SO₂与NO浓度的降低,蒸汽活化生物质焦对SO₂与NO吸附的起始穿透时间延长,但相应的SO₂和NO吸附量下降。在873 K、快速热解和1 073 K条件下制得的蒸汽活化麦秆焦对SO₂和NO吸附量最大,其值分别为109.02和21.77 mg/g。     

实验参数对磁性AgI-BiOI/CoFe2 O4光催化剂湿法脱除Hg0的影响

采用水热-共沉淀法制备了一种新型的磁性AgI-BiOI/CoFe₂O₄复合材料光催化剂,考察了荧光灯辐照下光催化剂脱除模拟烟气中单质汞（Hg⁰）的性能,研究了实验参数对脱汞性能的影响及反应产物。结果表明,AgI-BiOI/CoFe₂O₄光催化剂的热稳定性较差,当煅烧温度超过400 ℃时该光催化剂的化学成分会发生变化;随着催化剂用量、反应溶液pH值、反应溶液温度和烟气中O₂浓度的增加,脱汞效率先增加后不变或下降;反应溶液中存在的CO₃^2-和SO₄^2-对脱汞效率有一定的抑制作用;当通入SO₂时,脱汞效率急剧下降;而NO对脱汞效率的抑制作用相对较小。反应产物分析表明,SO₂、NO和Hg⁰的最终氧化产物分别是SO₄^2-、NO₃^-和Hg²⁺