气体活化法制备活性焦的脱硫性能试验研究

摘要

活性焦烟气处理技术是一种可实现多种污染物联合脱除以及硫的资源化的干法烟气脱硫技术,在我国有着广阔的市场前景。自上世纪60年代以来,国内外学者对活性焦烟气脱硫技术开展了大量的研究,但是目前对于影响活性焦脱硫性能的关键因素以及活性焦脱硫过程的认识尚存在很大的分歧。根据前人的研究,影响活性焦脱硫性能的因素包括运行参数以及活性焦自身理化性质,其中运行参数是影响活性焦脱硫的外部因素,而活性焦的理化性质则是影响活性焦脱硫性能的内部因素。要想对活性焦脱硫过程进行深入的认识,就必须建立活性焦的脱硫性能与自身理化性质的关系。
　　本文首先采用太西无烟煤和大同烟煤为原料,用水蒸气和CO2活化法制备活性焦,通过控制活化时间和活化温度等因素制备具有特定孔结构的活性焦,并采用N2吸附的方法对活性焦的孔隙结构进行表征,分析了不同烧失率,不同活化温度和不同煤种对活性焦孔隙结构的影响。然后,选取具有特定孔结构的活性焦,在自制的固定床试验系统上进行脱硫性能测试试验,分析了孔结构对活性焦脱硫性能的影响。然后通过元素分析、TG-FTIR、PY-GC/MS等方法分析了活性焦制备过程对表面化学性质的影响。最后选取典型活性焦,采用低温空气氧化改性和HNO3改性并高温处理的方法,研究了表面化学性质对脱硫性能的影响。
　　研究表明:无烟煤活性焦以微孔为主,烟煤活性焦则是微孔与中孔并存;与水蒸气活化制得的活性焦相比,CO2活化制得活性焦微孔容积占总孔容积的比例更高;活化温度越高,相同烧失率下微孔越少。活性焦脱硫过程分为SO2吸附、SO2氧化以及H2SO4的形成和洗脱三个过程,且活性焦表面至少存在A、B两种SO2的吸附活性位。活性焦的脱硫性能则是由微孔、中孔和大孔共同控制,微孔是吸附反应发生的主要场所,是影响脱硫性能的关键因素,活性焦的脱硫性能随着微孔比表面积及极微孔容积的增加而提高。低温空气氧化改性可以增加活性焦表面的羧基、内酯基、酸酐和苯酚等酸性官能团,HNO3浸渍后较低温度(小于500℃)条件下处理,活性焦表面酸性官能团增加,高温(大于700℃)处理,可以使酸性官能团分解并向碱性官能团转化。活性焦脱硫试验结果表明,羧基、内酯基、酸酐和苯酚等酸性官能团对活性焦脱硫有抑制作用,羰基以及类吡喃酮等碱性物质对脱硫过程起促进作用。

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第1章 绪论

1.1 我国烟气污染控制现状及发展趋势

1.2 活性焦烟气脱硫技术及研究进展

1.3 活性焦理化性质对脱硫性能影响的研究现状

1.4 本文的研究意义及研究内容

第2章 试验系统及分析方法

2.1 活性焦制备及表面改性方法

2.2 活性焦理化性质表征

2.3 活性焦烟气脱硫性能测试方法

2.4 本章小结

第3章 孔结构对脱硫性能的影响试验研究

3.1 研究思路

3.2 活性焦孔结构表征

3.3 活性焦脱硫过程试验研究

3.4 孔结构对活性焦脱硫性能的影响

3.5 本章小结

第4章 表面化学性质对脱硫性能的影响试验研究

4.1 研究思路

4.2 活性焦表面化学性质表征

4.3 低温空气氧化改性对活性焦脱硫性能的影响

4.4 HNO3改性对活性焦脱硫性能的影响

4.5 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

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