Karbon diaktifkan mempunyai struktur liang yang sangat maju dan kawasan permukaan tertentu yang besar, jadi ia mempunyai penyerapan yang kuat, ditambah dengan permukaan karbon diaktifkan mengandungi pelbagai kumpulan fungsian yang mengandungi oksigen, jadi ia adalah pengentar, pemangkin dan pembawa pemangkin yang sangat baik.
1.Prinsip desulfurization karbon diaktifkan
PemjerapanDiaktifkankarbon untuk SO2 termasuk penjerapan fizikal dan penyejerapan kimia. Apabila tidak ada wap air dan oksigen dalam gas serombong, penjerapan fizikal terutamanya berlaku, dan jumlah penjerapan adalah kecil. Apabila gas serombong mengandungi wap air dan oksigen yang mencukupi, desulfurization gas serombong karbon diaktifkan adalah proses pemjerapan kimia dan penjerapan fizikal. Penjerapan fizikal pertama berlaku, dan kemudian pengoksidaan pemangkin SO2 di permukaan karbon diaktifkan hingga H2 SO4 di hadapan air dan oksigen.
2.Proses tindak balas desulfurization karbon diaktifkan di hadapan H2O
Desulphurization gas berflue karbon diaktifkan berbeza daripada teknologi desulphurization gas serombong lain. Ia adalah teknologi berdasarkan teori pemjerapan mikroporous tradisional. Walau bagaimanapun, proses pemendapaan ini sangat berbeza dengan teknologi pembersihan air penyenyaption industri biasa, kerana ia melibatkan pemindahan jisim penyemperitan bahan pelbagai komponen, jadi proses pemendapaannya sangat kompleks. Di hadapan air, di permukaan karbon, permukaan, lubang, liang besar dan lubang mikro yang diaktifkan, semuanya boleh membentuk air, stim, SO2, SO2-3, SO2-4, dan komponen lain campuran kompleks, kehadiran molekul-molekul ini, atau ion dan kuantitinya, atau boleh menggalakkan peningkatan prestasi penyengsaan, atau boleh diaktifkan keupayaan penjerapan karbon. Penyertaan H2O pada asasnya mengubah mekanisme tindak balas SO2 pada permukaan karbon, dan terdapat banyak hipotesis mengenai proses tindak balas. Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros et al. percaya bahawa SO2 dan O2 bersaing untuk laman web aktif. Di antara tiga reaksi pengoksidaan yang mungkin, hanya formula berikut yang dapat dilakukan dengan lancar: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, hanya oksigen gas yang dapat bereaksi dengan SO2.
Tamura percaya bahawa molekul H2O, SO2 dan O2 boleh diserap oleh karbon yang diaktifkan. Selagi terdapat jarak yang cukup dekat antara mereka dan konfigurasi spatial tertentu, mereka boleh bertindak balas secara langsung antara satu sama lain dan akhirnya menjana H2 SO4. Dalam model teoritis ini, persamaan pengoksidaan adalah C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C.
Zawadzki et al. percaya bahawa penyertaan H2O mengubah mekanisme tindak balas SO2 pada permukaan karbon, dan tindak balas pengoksidaan tidak dapat dilakukan tanpa kehadiran H2O. Di hadapan H2O, kumpulan fungsi pyranone dan elektron π yang dinyahserti pada permukaan karbon diaktifkan bertindak balas dengan molekul H2O untuk menjana H2O2, yang boleh mengoksidakan H2 SO3 yang terbentuk selepas SO2 dibubarkan dalam air ke H2 SO4.
Kami percaya bahawa dengan kehadiran air, bilangan tapak penjerapan yang berkesan tidak ditentukan oleh jumlah dan bilangan mikropor, dan teori pengisian mikropore tidak sesuai untuk desulfurization karbon diaktifkan dengan elution air, mekanisme Tamura dan teori Lizzio tidak sesuai untuk teknologi ini. Analisis teori Zawadzki adalah penjelasan yang munasabah. Permukaan karbon diaktifkan harus mengikuti persamaan berikut: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.
3.Prinsip penyingkiran nitrogen dengan karbon diaktifkan
Teknologi denitrifikasi karbon yang diaktifkan boleh dibahagikan kepada kaedah penjerapan, kaedah pengurangan pemangkin terpilih NH3 dan kaedah pengurangan karbon panas. Kaedah pemjerapan menggunakan struktur mikroporous dan kumpulan fungsi karbon diaktifkan untuk adsorb NOx, dan mengoksidakan TIDAK dengan reaktiviti rendah kepada NO2 dengan reaktiviti yang tinggi. Mengenai mekanisme pemjerapan karbon diaktifkan NOx, masih terdapat perbezaan besar antara penyelidik. Kaedah pengurangan pemangkin terpilih NH3 menggunakan karbon diaktifkan kepada adsorb NOx untuk mengurangkan tenaga pengaktifan tindak balas antara NOx dan NH3 dan meningkatkan kadar penggunaan NH3. Kaedah pengurangan karbon panas adalah penggunaan karbon dan tindak balas NOx pada suhu tinggi untuk menjana CO2 dan N2, kelebihannya ialah tidak perlu pemangkin, karbon pepejal murah, sumber yang luas, haba yang dihasilkan oleh tindak balas boleh dikitar semula. Walau bagaimanapun, kajian kinetik menunjukkan bahawa tindak balas antara O2 dan karbon adalah lebih awal daripada yang antara NOx dan karbon, jadi kehadiran O2 dalam gas serombong meningkatkan penggunaan karbon.
Hasilnya menunjukkan bahawa penjerapan SO2 pada karbon diaktifkan adalah terutamanya penyeption kimia, dan kecekapan desulfurization adalah lebih daripada 96% dengan campuran SO2 ketulenan tinggi, udara dan wap air untuk mensimulasikan gas serombong industri sebenar. Campuran NOx ketulenan tinggi, wap udara dan air digunakan untuk mensimulasikan gas serombong industri sebenar, dan penjerapan NOx dengan karbon diaktifkan termasuk penyejerapan fizikal dan penyejerapan kimia. Di bawah keadaan tiada gas SO2 dalam aliran gas, kecekapan penyingkiran nitrogen karbon diaktifkan adalah lebih tinggi daripada 75% apabila karbon diaktifkan mencapai keseimbangan penjerapan dinamik. Campuran SO2, NOx, udara dan wap air yang tinggi digunakan untuk mensimulasikan gas serombong industri sebenar. Apabila SO2 dan NOx hadir dalam aliran gas, kapasiti penyemperitan dan masa ketepuan penjerapan karbon diaktifkan meningkat, manakala kecekapan desulfurization, kelajuan penyemperitan dan panjang band adsorption berubah sedikit. Oleh kerana penggantian NO oleh SO2, kapasiti pemjerapan NOx dan masa keseimbangan penjerapan dinamik karbon diaktifkan menurun dengan ketara, kecekapan penyingkiran nitrogen sangat rendah, panjang band pemendapan NOx meningkat, dan kelajuan penyejakan berkurangan. SO2 atau NOx tidak menduduki pusat pemjerapan aktif sahaja, tetapi wujud bersama dalam pusat pemjerapan aktif. Karbon diaktifkan secara keutamaan adsorbs SO2 secara terpilih, dan NOx penjerapan fizikal digantikan dan diselesaikan oleh SO2. Chemisorbed NOx boleh mempromosikan penjerapan karbon diaktifkan pada SO2. Pada masa yang sama, SO2 juga boleh mempromosikan penyengption NOx dengan karbon diaktifkan.
