污泥基活性炭的优化制备及其对燃煤电厂烟气中NOx的吸附实验研究

摘要

燃煤电厂烟气中NOx的大量排放对人类健康及生态环境造成严重威胁，采取适当的措施减少NOx的排放势在必行。烟气干法脱硝技术在许多电厂得到了广泛的应用，而利用活性炭作催化剂脱硝由于工艺的不成熟一直处于研究阶段。城市生活污泥与农林废弃物是城市生产生活与农业生产过程中两大主要的废弃物，将废弃物用于制备活性炭对污染治理及其资源化利用具有重要意义。本文主要展开了针对污泥基活性炭表面理化性质及其脱硝性能的实验研究工作，其主要研究成果总结如下: (1)以城市生活污泥和芦苇秸秆为前体物，采用化学活化法制备了污泥-秸秆基活性炭，并确定了掺混芦苇秸秆30％的污泥-秸秆基活性炭的最优化参数为炭化温度500℃，活化温度为600℃，活化时间为90min，碱炭比为3∶1。 (2)利用比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等表征手段分析对比了配比、活化工艺对改性活性炭的表面物理化学性质。研究表明:掺入芦苇秸秆所制备的活性炭其含碳量增加，显著改善了污泥含碳量低的问题，且微孔比率逐步增加。污泥中的硅元素有效的降低了活性炭表面的极性，增加了其对非极性吸附质的亲和力。 (3)实验结果表明:ZnCl2/KOH的改性均有效的改善了活性炭的孔隙结构，增加了活性炭表面的官能团。比较ZnCl2/KOH改性而言，ZnCl2活化制备的活性炭比表面积更大，但微孔的制得率却更低。KOH的改性活化能制得微孔率更高的活性炭，且其表面碱性官能团更多，活性炭中的微孔及其表面的C-O官能团对NOx的吸附起主要作用，而比表面积对其的影响较小。 (4)通过单因素实验方法对污泥-秸秆基活性炭的脱硝性能进行了测试，并考察了烟气温度、烟气含氧量、NO初始浓度、空速、氨氮比、SO2含量等烟气条件对其脱硝效率的影响，结果表明:烟气温度为250℃、烟气中O2含氧占5％、NO浓度500ppm，空速500h-1，氨氮比1∶1，SO2浓度0ppm时，活性炭的脱硝性能最佳，最高可达到76％左右。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1课题研究背景

1．2氮氧化物(NOx)的成因及危害

1．2．1 NOx的生成机理

1．2．2 NOx的危害

1．3污泥基活性炭吸附剂的研究进展

1．3．1污泥基活性炭的制备方法

1．3．2污泥活性炭的应用现状

1．4研究目的与研究内容

1．4．1研究目的及意义

1．4．2研究内容

第二章活性炭的制备及表征方法

2．1实验材料与设备

2．1．1实验材料与试剂

2．1．2实验设备

2．2实验方案

2．3实验方法

2．3．1活性炭的制备原理

2．3．2污泥基活性炭的制备方法

2．3．3 NO气体的吸附实验

2．4活性炭的表征分析方法

2．4．1活性炭产率

2．4．2比表面积及孔径分析

2．4．3傅里叶红外光谱分析(FTIR)

2．4．5扫描电子显微镜分析(SEM)

2．4．6能谱仪分析(EDS)

2．5本章小结

第三章成分配比对活性炭表面物理化学性质及脱硝性能的影响研究

3．1引言

3．2原料比对活性炭表面理化性质的影响

3．2．1不同原料比下活性炭的SEM-EDS分析

3．2．2不同原料比下活性炭的BET分析

3．2．3不同原料比下活性炭的FTIR分析

3．2．4不同原料比下活性炭的XRD分析

3．3碱炭比对活性炭表面理化性质的影响

3．3．1不同碱碳比下活性炭的SEM-EDS分析

3．3．2不同碱碳比下活性炭的BET分析

3．3．3不同碱碳比下活性炭的FTIR分析

3．3．4不同碱碳比下活性炭的XRD分析

3．4活性炭配比对其脱硝性能的影响

3．4．1原料比对活性炭脱硝性能的影响

3．4．2碱炭比对活性炭脱硝性能的影响

3．5本章小结

第四章活化工艺对活性炭表面物理化学性质及脱硝性能的影响研究

4．1引言

4．2活化温度对活性炭表面理化性质的影响

4．2．1不同活化温度下活性炭的SEM-EDS分析

4．2．2不同活化温度下活性炭的BET分析

4．2．3不同活化温度下活性炭的FTIR分析

4．2．4不同活化温度下活性炭的XRD分析

4．3活化时间对活性炭表面理化性质的影响

4．3．1不同活化时间下活性炭的SEM-EDS分析

4．3．2不同活化时间下活性炭的BET分析

4．3．3不同活化时间下活性炭的FTIR分析

4．3．4不同活化时间下活性炭的XRD分析

4．4活化工艺对活性炭脱硝性能的影响

4．4．1活化温度对活性炭脱硝性能的影响

4．4．2活化时间对活性炭脱硝性能的影响

4．5本章小结

第五章烟气参数对活性炭脱硝性能的影响研究

5．1引言

5．2烟气温度对活性炭脱硝性能的影响

5．3氧含量对活性炭脱硝性能的影响

5．4 NO初始浓度对活性炭脱硝性能的影响

5．5空速对活性炭脱硝性能的影响

5．7 SO2含量对活性炭脱硝性能的影响

5．8本章小结

总结与展望

全文总结

研究展望及建议

参考文献

致谢

附录