微波辐照活性炭同时脱硫脱硝的应用基础研究

摘要

我国电厂主要以燃煤为主，煤的燃烧会产生 SO2、NOX、CO、VOC（挥发性有机化合物）、炭颗粒和尘灰等这些空气污染物和固体废物。其中SO2是酸雨和硫酸烟雾的前体物，NOx则在大气中引起光化学烟雾，若 SO2和NOx得不到有效地控制，其对环境将会带来巨大的危害，不利于我国经济的健康发展。目前我国燃煤电厂脱硫脱硝技术存在投资大、运行维修费用昂贵等缺点，因此研究一种低成本、高效无二次污染的烟气污染物控制技术成为了一项重要的课题。微波辐照活性炭同时脱硫脱硝技术将 SO2和NOx还原成为对环境无害的单质硫及氮气，是一种高效的脱硫脱硝一体化技术。
　　本文通过实验研究了微波辐照过程中氧气对活性炭理化特性的影响及微波辐照活性炭脱硫脱硝过程中副产物CO生成机理。结果显示，烟气中氧气加速了活性炭的质量损失，在氧含量为2-4.5％活性炭损耗率增加最快；氧气与活性炭发生烧损，破坏了孔结构，活性炭的比表面积减小，活性炭表面碱性基团含量降低，酸性基团含量则有所增加，烟气中氧气促进了活性炭对SO2和NO的还原效率，SO2还原效率由95.3%增高至100%，NO还原效率则由81.5%增高至96.8%；活性炭吸附SO2、NO实验表明随微波再生次数、烟气流速的增加，活性炭对SO2和NO吸附性能逐渐降低，烟气中O2、水蒸汽、则对活性炭吸附SO2和NO有促进作用；微波辐照解吸还原实验表面，CO生成量随着微波功率、辐照时间、吸附容量、氧含量、CO2含量的升高而升高，而烟气中水蒸汽则抑制了CO的生成；微波辐照活性炭还原SO2和NO动力学计算得到活性炭还原SO2生成CO的活化能为28.31kJ/mol，还原NO生成CO的活化能则为16.24kJ/mol。此外，本论文还针对微波非连续辐照活性炭同时脱硫脱硝的工业化应用进行了计算，对其理论可行性、经济可行性和环境效益进行了分析。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 烟气脱硫脱硝现状

1.3 微波辐照活性炭脱硫脱硝

1.4 微波辐照活性炭同时脱硫脱硝发展现状

1.5 微波辐照活性炭同时脱硫脱硝工程应用所面临的问题

1.6 本课题研究内容

1.7 本章小结

第2章 烟气中氧气对微波辐照活性炭理化特性的影响

2.1 实验部分

2.2 实验结果与讨论

2.3 本章小结

第3章 活性炭吸附模拟烟气中SO2和NO实验

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 结论

第4章 微波非连续辐照活性炭脱硫脱硝实验

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第5章 微波连续辐照活性炭脱硫脱硝实验研究

5.1 实验部分

5.2 微波辐照活性炭脱硫脱硝过程中CO生成的热力学研究

5.3 微波辐照活性炭脱硫脱硝过程中CO生成的动力学研究

5.5本章小结

第6章 微波非连续辐照活性炭同时脱硫脱硝技术与经济分析

6.1 微波非连续辐照活性炭同时脱硫脱硝工艺设计

6.2 技术可行性分析

6.3 经济可行性分析

6.4 环境效益分析

6.5 本章小结

第7章 结论及建议

7.1 结论

7.2对今后工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢