Il carbone attivo ha una struttura dei pori altamente sviluppata e un'enorme superficie specifica, quindi ha un forte adsorbimento, accoppiato con la superficie del carbone attivo contiene più gruppi funzionali contenenti ossigeno, quindi è un eccellente adsorbente, catalizzatore e vettore catalizzatore.
1.Principio di desolforazione del carbone attivo
L'adsorbimento diattivanteil carbonio per SO2 include l'adsorbimento fisico e l'adsorbimento chimico. Quando non c'è vapore acqueo e ossigeno nei gas di scarico, si verifica principalmente l'adsorbimento fisico e la quantità di adsorbimento è piccola. Quando il gas di combustione contiene vapore acqueo e ossigeno sufficienti, la desolforazione dei gas di combustione a carbone attivo è un processo di adsorbimento chimico e adsorbimento fisico. Si verifica prima l'adsorbimento fisico e poi l'ossidazione catalitica di SO2 adsorbito sulla superficie del carbone attivo a H2 SO4 in presenza di acqua e ossigeno.
2.Processo di reazione di desolforazione del carbone attivo in presenza di H2O
La desolforazione dei gas di combustione a carbone attivo è diversa dalle altre tecnologie di desolforazione dei gas di combustione. È una tecnologia basata sulla tradizionale teoria dell'adsorbimento microporoso. Tuttavia, questo processo di adsorbimento è molto diverso dalla comune tecnologia di purificazione dell'acqua ad adsorbimento industriale, perché comporta il trasferimento di massa di adsorbimento di materiale multicomponente, quindi il suo processo di adsorbimento è molto complesso. In presenza di acqua, in prossimità della superficie del carbone attivo, superficie, foro, poro grande e micro foro, tutti possono formare acqua, vapore, SO2, SO2-3, SO2-4 e altri componenti della miscela complessa, la presenza di queste molecole, o ioni e la sua quantità, o può promuovere il miglioramento delle prestazioni dell'adsorbimento, o può essere la capacità di adsorbimento del carbone attivo. La partecipazione di H2O cambia radicalmente il meccanismo di reazione di SO2 sulla superficie del carbonio e ci sono molte ipotesi sul processo di reazione. Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros et al. credevano che SO2 e O2 competessero per i siti attivi. Tra le tre possibili reazioni di ossidazione, solo la seguente formula può essere eseguita senza intoppi: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, cioè solo l'ossigeno gassoso può reagire con SO2 adsorbito.
Tamura credeva che le molecole di H2O, SO2 e O2 potessero essere assorbite dal carbone attivo. Finché c'era una distanza abbastanza stretta tra loro e una certa configurazione spaziale, potevano reagire direttamente l'uno con l'altro e alla fine generare H2 SO4. In questo modello teorico, l'equazione di ossidazione è C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C.
Zawadzki et al. ritenevano che la partecipazione di H2O cambiasse il meccanismo di reazione di SO2 sulla superficie del carbonio e che la reazione di ossidazione non potesse essere effettuata in assenza di H2O. In presenza di H2O, i gruppi funzionali pirananonici e gli elettroni π delocalizzati sulla superficie del carbone attivo reagiscono con le molecole di H2O per generare H2O2, che può ossidare L'H2 SO3 formato dopo che SO2 è stato disciolto in acqua a H2 SO4.
Riteniamo che in presenza di acqua, il numero di siti di adsorbimento effettivi non sia determinato dal volume e dal numero di micropori, e la teoria del riempimento dei micropori non è adatta per la desolforazione a carbone attivo con eluizione dell'acqua, il meccanismo di Tamura e la teoria di Lizzio non sono adatti a questa tecnologia. L'analisi teorica di Zawadzki è una spiegazione ragionevole. La superficie del carbone attivo dovrebbe seguire la seguente equazione: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.
3.Principio della rimozione dell'azoto mediante carbone attivo
La tecnologia di denitrificazione del carbone attivo può essere suddivisa in metodo di adsorbimento, metodo di riduzione catalitica selettiva NH3 e metodo di riduzione del carbonio caldo. Il metodo di adsorbimento utilizza la struttura microporosa e i gruppi funzionali del carbone attivo per assorbire NOx e ossida NO con bassa reattività a NO2 con alta reattività. Sul meccanismo di adsorbimento del carbone attivo NOx, ci sono ancora grandi differenze tra i ricercatori. Il metodo di riduzione catalitica selettiva NH3 utilizza carbone attivo per assorbire NOx per ridurre l'energia di attivazione della reazione tra NOx e NH3 e migliorare il tasso di utilizzo di NH3. Il metodo di riduzione del carbonio caldo è l'uso della reazione di carbonio e NOx ad alta temperatura per generare CO2 e N2, il vantaggio è che non c'è bisogno di catalizzatore, il carbonio solido è economico, ampia fonte, il calore generato dalla reazione può essere riciclato. Tuttavia, studi cinetici dimostrano che la reazione tra O2 e carbonio è precedente a quella tra NOx e carbonio, quindi la presenza di O2 nei gas di combustione aumenta il consumo di carbonio.
I risultati mostrano che l'adsorbimento di SO2 sul carbone attivo è principalmente adsorbimento chimico e l'efficienza di desolforazione è superiore al 96% con la miscela di SO2 ad alta purezza, aria e vapore acqueo per simulare l'effettivo gas di scarico industriale. La miscela di NOx ad alta purezza, aria e vapore acqueo viene utilizzata per simulare l'effettivo gas di scarico industriale e l'adsorbimento di NOx da parte del carbone attivo include l'adsorbimento fisico e l'adsorbimento chimico. In condizioni di assenza di gas SO2 nel flusso di gas, l'efficienza di rimozione dell'azoto del carbone attivo è superiore al 75% quando il carbone attivo raggiunge l'equilibrio dinamico di adsorbimento. Una miscela di SO2, NOx, aria e vapore acqueo ad alta purezza è stata utilizzata per simulare l'effettivo gas di scarico industriale. Quando SO2 e NOx erano presenti nel flusso di gas, la capacità di adsorbimento e il tempo di saturazione di adsorbimento del carbone attivo aumentavano, mentre l'efficienza di desolforazione, la velocità di adsorbimento e la lunghezza della banda di adsorbimento cambiavano poco. A causa della sostituzione di NO con SO2, la capacità di adsorbimento di NOx e il tempo di equilibrio di adsorbimento dinamico del carbone attivo diminuiscono bruscamente, l'efficienza di rimozione dell'azoto è molto bassa, la lunghezza della banda di adsorbimento di NOx aumenta e la velocità di adsorbimento diminuisce. Né SO2 né NOx occupano il centro di adsorbimento attivo da soli, ma coesistono nel centro di adsorbimento attivo. Il carbone attivo assorbe preferenzialmente SO2 in modo selettivo e gli NOx di adsorbimento fisico vengono sostituiti e risolti da SO2. Gli NOx chemisorbiti possono favorire l'adsorbimento del carbone attivo su SO2. Allo stesso tempo, SO2 può anche promuovere l'adsorbimento di NOx da parte del carbone attivo.
