Aktiivihiilellä on erittäin kehittynyt huokosrakenne ja valtava erityinen pinta-ala, joten sillä on voimakas adsorptio yhdistettynä aktiivihiilen pintaan, joka sisältää useita happea sisältäviä toiminnallisia ryhmiä, joten se on erinomainen adsorbentti, katalysaattori ja katalysaattorin kantaja.
1.Aktiivihiilen rikinpoiston periaate
Adsorptioaktivoituhiili SO2:lle sisältää fysikaalisen adsorption ja kemiallisen adsorption. Kun savukaasussa ei ole vesihöyryä ja happea, tapahtuu pääasiassa fyysistä adsorptiota, ja adsorptiomäärä on pieni. Kun savukaasu sisältää riittävästi vesihöyryä ja happea, aktiivihiilihormikaasun rikinpoisto on sekä kemiallisen adsorption että fyysisen adsorption prosessi. Ensin tapahtuu fyysinen adsorptio ja sitten aktiivihiilen pinnalle adsoroitunut SO2 katalyyttinen hapettuminen H2 SO4: ään veden ja hapen läsnä ollessa.
2.Aktiivihiilen rikinpoistoreaktioprosessi H2O:n läsnä ollessa
Aktiivihiilihormikaasun rikinpoisto eroaa muusta savukaasun rikinpoistotekniikasta. Se on tekniikka, joka perustuu perinteiseen mikrohuokoiseen adsorptioteoriaan. Tämä adsorptioprosessi eroaa kuitenkin hyvin yleisestä teollisesta adsorptioveden puhdistustekniikasta, koska siihen liittyy monikomponenttimateriaalin adsorptiomassan siirto, joten sen adsorptioprosessi on hyvin monimutkainen. Veden läsnä ollessa aktiivihiilen, pinnan, reiän, suuren huokosen ja mikroreiän lähellä kaikki voivat muodostaa vettä, höyryä, SO2: ta, SO2-3: ta, SO2-4: tä ja muita monimutkaisen seoksen komponentteja, näiden molekyylien tai ionien läsnäoloa ja sen määrää tai voivat edistää adsorption suorituskyvyn parantamista, tai se voi olla aktiivihiilen adsorptiokyky. H2O: n osallistuminen muuttaa perusteellisesti SO2: n reaktiomekanismia hiilen pinnalla, ja reaktioprosessista on monia hypoteeseja. Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros et al. uskoivat, että SO2 ja O2 kilpailevat aktiivisista sivustoista. Kolmesta mahdollisesta hapettumisen reaktiosta vain seuraava kaava voidaan suorittaa sujuvasti: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, eli vain kaasumainen happi voi reagoida adsorboituneen SO2: n kanssa.
Tamura uskoi, että H2O-, SO2- ja O2-molekyylit voisivat imeytyä aktiivihiileen. Niin kauan kuin niiden ja tietyn tilakokoonpanon välillä oli riittävän läheinen etäisyys, ne pystyivät reagoimaan suoraan toisiinsa ja lopulta tuottamaan H2 SO4: n. Tässä teoreettisessa mallissa hapettumisen yhtälö on C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C.
Zawadzki et al. uskoi, että H2O: n osallistuminen muutti SO2: n reaktiomekanismia hiilen pinnalla, eikä hapettumisreaktiota voitu suorittaa ilman H2O: ta. H2O: n läsnä ollessa pyranonifunktionaaliset ryhmät ja delocaloidut π elektronit aktiivihiilen pinnalla reagoivat H2O-molekyylien kanssa tuottamaan H2O2: ta, joka voi hapettaa H2 SO3: n, joka muodostuu SO2: n liuen jälkeen veteen H2 SO4: een.
Uskomme, että veden läsnä ollessa tehokkaiden adsorptiopaikkojen määrää ei määritä mikrohuokosten tilavuus ja lukumäärä, ja mikrohuokoiden täyttöteoria ei sovellu aktiivihiilen rikinpoistoon vedeneluaatiolla, Tamura-mekanismilla ja Lizzio-teorialla eivät sovellu tähän tekniikkaan. Zawadzkin teoreettinen analyysi on järkevä selitys. Aktiivihiilen pinnan tulee olla seuraavan yhtälön mukaisesti: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.
3.Aktiivihiilen typen poiston periaate
Aktiivihiilen denitrification-tekniikka voidaan jakaa adsorptiomenetelmään, NH3-selektiiviseen katalyyttiseen pelkistysmenetelmään ja kuuman hiilen vähentämismenetelmään. Adsorptiomenetelmä käyttää aktiivihiilen mikrohuokoista rakennetta ja toiminnallisia ryhmiä adsorb NOx:iin ja hapettaa EI:n, jolla on alhainen reaktiivisuus NO2:een suurella reaktiivisuudella. Aktiivihiilen adsorptio-NOx-mekanismissa tutkijoiden välillä on edelleen suuria eroja. NH3-selektiivinen katalyyttinen pelkistysmenetelmä käyttää aktiivihiiltä NOx:n adsorbointiin vähentääkseen NOx: n ja NH3: n välisen reaktioenergian aktivointienergiaa ja parantaakseen NH3: n käyttöastetta. Kuuman hiilen vähennysmenetelmä on hiilen ja NOx-reaktion käyttö korkeassa lämpötilassa hiilidioksidin ja N2: n tuottamiseksi, etuna on, että katalyyttiä ei tarvita, kiinteä hiili on halpaa, laaja lähde, reaktion tuottama lämpö voidaan kierrättää. Kineettiset tutkimukset osoittavat kuitenkin, että O2: n ja hiilen välinen reaktio on aikaisempi kuin NOx: n ja hiilen välinen reaktio, joten O2: n esiintyminen savukaasussa lisää hiilen kulutusta.
Tulokset osoittavat, että SO2: n adsorptio aktiivihiileen on pääasiassa kemiallista adsorptiota, ja rikinpoistotehokkuus on yli 96% erittäin puhtaan SO2: n, ilma- ja vesihöyryn seoksella todellisen teollisen savukaasun simuloimiseksi. Erittäin puhtaan NOx-, ilma- ja vesihöyryn seosta käytetään simuloimaan todellista teollista savukaasua, ja NOx: n adsorptio aktiivihiilellä sisältää fyysisen adsorption ja kemiallisen adsorption. Jos kaasuvirrassa ei ole SO2-kaasua, aktiivihiilen typenpoistotehokkuus on yli 75 %, kun aktiivihiili saavuttaa dynaamisen adsorptiotasapainotilan. Erittäin puhtaan SO2-, NOx-, ilma- ja vesihöyryn seosta käytettiin simuloimaan todellista teollista savukaasua. Kun kaasuvirrassa oli SO2: ta ja NOx: ta, aktiivihiilen adsorptiokapasiteetti ja adsorptiokylläisyysaika kasvoivat, kun taas rikinpoistotehokkuus, adsorptionopeus ja adsorptiokaistan pituus muuttuivat vain vähän. Koska TYPPI korvataan SO2: lla, aktiivihiilen NOx-adsorptiokapasiteetti ja dynaaminen adsorptiotasapainoaika vähenevät jyrkästi, typen poistotehokkuus on hyvin alhainen, NOx-adsorptiokaistan pituus kasvaa ja adsorptionopeus laskee. SO2 ja NOx eivät vie aktiivista adsorptiokeskusta yksin, vaan toimivat rinnakkain aktiivisessa adsorptiokeskuksessa. Aktiivihiili adsorboituu ensisijaisesti SO2:ta valikoivasti, ja fyysisen adsorption NOx korvataan ja ratkaistaan SO2:lla. Kemisorboitu NOx voi edistää aktiivihiilen adsorptiota SO2: ssa. Samalla SO2 voi myös edistää NOx: n adsorptiota aktiivihiilellä.
