微波改性活性炭脱硫剂的研究

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:10

本文章共4377字，分3页，当前第1页，快速翻页：

作者：江霞蒋文举朱晓帆金燕上海环境科学
摘要将活性炭浸渍金属盐后再进行微波加热，以开发一种价廉且性能较好的活性炭脱硫剂。应用正交实验法研究了浸渍剂种类、浸渍剂组成、微波功率、辐照时间4种因素对改性活性炭脱硫效果的影响。结果表明，浸渍剂种类和微波功率是决定改性活性炭硫容量的关键因素。最优的改性活性炭脱硫剂是在微波功率为680W、辐照时间为2min时，担载5%的Cu（NO3）2浸渍剂改性的活性炭，此改性活性炭硫容量可达120.9mg/g以上。

关键词：浸渍活性炭　改性脱硫　微波加热

1 前言
　　燃煤烟气中的SO2是大气中的主要污染物，如何高效、低成本地降低其排放一直是环保领域研究的重点。普通活性炭脱硫剂虽已有几十年的应用历史，但单纯活性炭的吸附氧化活性并不高。为了开发一种价廉且性能较好的活性炭脱硫剂，国内外学者研制了数种改性活性炭[1～3]。Bhacca [4]认为改性后的活性炭不再完全是物理吸附，而是产生一种介于物理吸附和化学吸附之间的电性吸附，因此提高了活性炭的吸附性能。
目前，研究最多的一类是将活性炭在金属盐溶液中浸渍后烘干，改变金属存在形态，负载金属原子或金属氧化物，增加或改变活性炭的活性位，使SO2在改性后的活性炭表面上氧化为SO3，从而提高对SO2的吸附容量[5]。还有一类是将活性炭材料在惰性气体中高温热处理，赋予活性炭以某种特性，增强其脱硫活性[6]。因为活性炭能有效地吸收微波能量，使温度达到1000℃以上，所以本实验在浸渍活性炭的基础上，将浸渍金属化合物后的活性炭再进行微波加热，以期获得更好的脱硫效果。本文应用正交实验法研究了在不同改性条件下，改性活性炭的脱硫性能。

2 实验部分
2.1 改性活性炭的制备
　　本实验所用活性炭为重庆市北碚化学试剂厂生产的HG3-1290-80型颗粒状媒质活性炭。将此活性炭粉碎至20～40目，经过预处理后，分别等体积地浸渍在不同浓度的Na2CO3、MnSO4、Cu（NO3）2溶液中，并振荡约2h，然后在100～110℃下烘10～12h。取10g浸渍活性炭装入石英玻璃反应器中，然后将反应器放入由四川大学无线电系改装的MCL-2型微波发生器中，在高纯N2的保护下热处理，控制微波功率，一定时间后，在N2中冷却至100℃以下，保存备用。
2.2 SO2吸附性能的评价
SO2吸附实验在固定床玻璃反应器中进行，实验流程如图1所示。反应器的内径为8mm，用超级恒温水槽恒温，SO2进出口的浓度采用碘量法检测。实验中所有的样品都在同一条件下考察，即样品用量均为1.00g，装填高度约为28mm， SO2浓度为0.348%，其余为N2，气体流量为0.2L/min，反应温度为30℃,样品粒径为20-40目。SO2在活性炭上的吸附量由活性炭吸附SO2气体前后的增加质量计算得到。
实验考察了不同的浸渍剂、浸渍剂相对于活性炭的含量、微波功率、辐照时间4种主要因素对改性活性炭脱硫剂硫容量的影响。各因素水平如表1所示。

表1 正交实验考察的因素及水平
序号浸渍剂种类浸渍剂含量(%) 微波功率(W) 辐照时间(min)
1 Na2CO3 5 170 1
2 MnSO4 10 425 2
3 Cu（NO3） 15 680 3

3 实验结果和讨论
3.1 极差分析
实验结果以脱硫剂的穿透率为0.6时的硫容量，即单位质量脱硫剂脱除的SO2质量作为评价脱硫剂优劣的指标。用L9(34)正交实验表安排实验，实验结果如表2所示。

表2 正交实验结果
试验号浸渍剂种类浸渍剂含量%微波功率W辐照时间（min）硫容量
1 1 1 1 1 48.14
2 1 2 2 2 60.37
3 1 3 3 3 58.42
4 2 1 2 3 57.88
5 2 2 3 1 68.03
6 2 3 1 2 53.86
7 3 1 3 2 105.45
8 3 2 1 3 81.05
9 3 3 2 1 79.2

对以样品的硫吸附量为评价指标的正交实验作极差分析，如表3所示。可以看出，经过改性后的活性炭对硫的吸附量大大提高了，浸渍剂种类和微波功率是决定改性活性炭吸附脱硫性能的关键因素，而几种浸渍剂含量和辐照时间对硫容量的影响不是很显著。从本实验的结果来看，最优改性条件是：浸渍剂为Cu（NO3）2，微波功率为680W，辐照时间为2min，浸渍剂含量为5％。此改性活性炭具有最高的硫吸附量，为120.9mg/g，与未改性活性炭的硫吸附量31.9mg/g相比，增加了约3.8倍。

本文章更多内容：1 - 2 - 3 - 下一页

本页地址

• 上海市工业固体废物和危险废物污染控制对策