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活性炭材料在气体污染防治中的应用

2017-07-04 08:51:02 益达滤材 阅读

活性炭材料在气体污染防治中的应用

    活性炭材料不仅对有机蒸汽有良好的吸附作用,对造成大气污染的几种主要气体,如工厂烟道排放的SO2 、汽车尾气排放的CO2 、NO2 、烃、醛类气体都能够吸附,因而活性炭还可制成干法脱硫装置及汽车尾气过滤装置。此外,活性炭还可吸附O3 、含氟气体、烟味、人体和仪器排放的多种异味,可制成空气净化器。


室内空气污染的防治

    人们的日常生活,如居室、厨房、厕所以及公共场所等,由于人们的生活活动,都会给自己的生活小环境的空气带来一定程度的污染。其污染物主要是少量的H2S、SO2 、CO、CO2 、氮氧化物、NH3 、居室装潢的挥发性溶剂、油烟及汗酸臭味等等。采用活性炭吸附过滤法为合适,通常是用活性炭过滤和空调、换气设备联用的方法。张金萍和李德生报道, 以活性炭纤维为滤材的空气过滤器对二氧化硫和氮氧化物的大往除率分别为90.4 % 和76.6 % , 使室内空气质量达到规定的卫生要求。[8], 活性炭纤维作为净化室内空气的功能性材料具有广泛的应用远景。另外,汞是易挥发的剧毒物质,对人体危害极大,因此汞蒸汽污染的防治是环保的重要课题。经化学处理的活性炭可以有效地脱除空气或其他载气中的汞蒸汽。[6]同时,活性炭法可用于测定室内外环境中氡。


烟气脱硫脱硝

    煤炭燃烧在我国能源构成中占有很大的比例,而煤燃烧过程中排放出的SO2 和NOx(NO 和N2O)是主要的大气污染物,所以烟气污染是我国亟需解决的环境题目。在纷繁复杂的治理技术中,活性炭材料脱硫脱硝因其处理效果好、投资运行用度低、实现“资源化”、且易于再生利用等优点而引人注目。烟气脱硫目前有3 种技术路线:石灰乳中和、高压电场氧化和活性炭脱硫,其原理如下:


    Ca (OH) 2 + SO2 →CaSO3 + H2 ,

    2SO2 + O2     高压电场或活性炭       2SO3 ,

    SO3 + H2O →H2SO4 ,

    2H2S + O2 →2S + 2H2O。


    3 种方法各有利弊,石灰乳中和法具有上马快、易操纵的优点,但天生物为亚石膏,二次处理只能掺进做水泥,硫元素没有很好利用;高压电场法具有设备简单、硫利用好,这是近年来才研究成功的方法,所得稀硫酸加氨水中和天生硫酸铵作为肥料,但硫化氢脱除有一定困难;活性炭脱硫国内外均比较成熟,而且可以脱除SO2 、H2S 和有机硫。国外大型烟气脱硫(如电厂脱硫) 和国内化肥厂的合成气脱硫大多采用活性炭脱硫工艺。


    在脱硝工艺中,目前研究较多的是以氨气为还原剂的还原法,反应机理如下式:

    4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O,

    2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。

    Teng 等研究了在炭催化剂上用NH3 还原NO 的反应,反应温度范围为


    140-320℃。结果表明,活性炭的表面积在NH3 还原NO 的反应中起着重要的作用,随着活性炭比表面积的增大,反应中活性炭的活性增大;O2 的预处理是活性炭表面积增大的原因;在没有O2 存在的情况下,(Selective Catalytic Reduction, SCR)的表观活化能为(19±2) kJ/mol,在有O2 存在的情况下,SCR的表观活化能为(18±2) kJ/mol;NO 在低温时是NH3 浓度的弱函数,而在较高温度时是NH3 浓度的强函数。[1]

    关于活性炭材料的脱硫脱硝,尽管在发电、焚烧炉、FCC 催化剂再生中获得实际应用,但是由于其脱硫脱硝工艺的差异性,完善的一体脱硫脱硝工艺还处于研究阶段。此外相对较高的制造本钱也是限制活性炭材料在这一领域广泛应用的一个重要因素。


汽车尾气污染防治

    研究表明:汽车已经成为城市空气的重要污染源之一,据测定,汽车燃油挥发物造成的污染占汽车总污染的30 %~40 % ,占尾气排气污染的60 %~70 %。燃油挥发物和排气中的碳氢化合物在紫外线照射下会造成光烟雾污染。此外燃油的挥发既浪费了能源,也给司机和乘客带来了不愉快的气味。发达国家,如美、日、西欧各国早在20 世纪70 年代就用活性炭吸附的燃油蒸发控制装置( ELCD) 来解决这一题目。我国近年来也正在进行这方面的研究开发。



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