工业烟气活性焦法联合脱硫脱硝技术研究

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工业烟气中SO2、NO等大气污染物大量排放是造成大气污染的首要原因,尤其是SO2、NO形成的酸雨、光化学烟雾,多数人类健康问题与之有关。因此,为了解决日益严重的环境问题,控制和治理工业烟气刻不容缓。如何高效、经济的进行脱硫脱硝是世界性难题,目前单独脱硫脱硝技术都相对成熟。脱硫技术按脱硫剂分类主要有湿法、干法、半干法,脱硝技术大多建立在脱硫技术之后,分成两段式,其中建立在干法基础上的SCR是目前主流技术。由于干法具备净化效率高、能耗低、占地小、无二次污染、操作方便等特点被认为是在未来最具发展潜质的净化技术。干法脱硫剂主要以活性炭(焦)为主,活性炭(焦)净化材料在工业烟气干法脱硫脱硝脱方面具有明显的优势,可以联合脱除污染物,使用温度较低,占地面积少,另外还能实现硫硝的资源化利用。目前,活性炭在发达国家已投入使用,然而其设备投资和净化费用偏高。就我国国情而言,活性焦同样具备比表面积大,氢氧元素、孔结构丰富等特点,为脱硫脱硝提供有利条件,且相对活性炭较便宜,使活性焦在我国进行推广较为现实。因此,本文基于前人的研究上,拟采用活性焦代替活性炭材料进行脱硫脱硝实验,以期获得一些新的、有意义的实验结果。本文主要进行了以下研究工作:本文系统的阐述了脱硫脱硝技术的研究背景和现状,论述了联合脱硫脱硝的研究意义,对脱硫脱硝技术进行实验研究和分析。将山西晋城无烟煤和云南东部褐煤通过研磨、筛选、活化、炭化等步骤制备出活性焦。通过模拟烟气气氛脱硫实验,将两种自制活性焦与一种商业活性焦进行脱硫考察对比。研究表明,两种自制活性焦脱除S02效率以及硫容相对商业活性焦较低,在100min内,商业活性焦脱硫效率高于55%。经过脱硫剂一次筛选,选择商业活性焦作为载体进行二次改性提高其脱硫脱硝性能及联合脱硫脱硝的可行性。在模拟烟气气氛下,将KOH氧化改性后的商业活性焦进行脱硫实验。研究表明:经KOH煮沸1h处理后,活性焦表面碱性官能团含量增加,脱硫效果再度提高,另外,查阅文献资料可知,经过KOH氧化改性,还有利于负载大量的负载金属氧化物活性中心。为了进一步提高活性焦脱硫脱硝可行性及其性能,本研究在经KOH活化后的活性焦上负载了不同的金属氧化物(Fe2O3、CuO、MnO2、CoO)及稀土元素(Ce、La),利用固定床模拟烟气净化系统分别进行脱硫脱硝评价,结果表明:在2000ppm SO2;5%O2,空速8,000h-1,反应温度120℃条件下,负载5%Fe2O3以及负载5%CeO2的活性焦(Fe/ACKOH、Ce/ACKOH)具有较好脱硫效率;在空速8000h-1,氧浓度5%,NO浓度1000ppm,温度80℃时,负载5%CuO以及负载5%Ce的活性焦(Cu/ACkOH、 Ce/ACKOH)表现出最佳脱硝效率。通过前期实验考察,选取Fe/ACKOH和Cu/ACkOH进行联合脱硫脱硝实验评价,结果表明,Cu/ACKOH具备良好的同时脱硫脱硝效率,在空速4000h-1,流量200ml/min,S02浓度2000ppm, NO浓度1000ppm,氧浓度5%,反应温度80℃的条件下,脱硫效率基本保持在99%的净化效率。在45mmin内,NO脱除率可以维持在40%以上,通过查阅文献可知,SO2对NO有抑制作用,而NO对SO2有促进作用。考察失活活性焦进行加热再生和超声波水洗再生的影响,经加热再生和超声波水洗再生后Fe/ACKOH和Cu/ACKOH都保持失活前脱硫脱硝规律,但净化效率均有所下降,其中经水洗再生后的Fe/ACKOH在100min脱硫效率降至95%,Cu/ACkOH脱硫效率保持在92%以上,而两者经水洗再生后的脱硝效率在20mmin内均维持在35%以上。说明通过水洗再生,活性焦恢复能力较好,具备一定的再生利用性能。
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