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吸附法脱除烟气中的二氧化硫研究

智永婷  
【摘要】:煤、石油等化石燃料在为世界经济发展提供能源保障的同时,也带来了各种环境问题。其中火电厂燃煤产生的SO_2已成为全球环境污染的主要来源之一。空气中大量存在的SO_2气体不仅损害人类健康,而且当遇水形成酸雨后,对森林、土壤、湖泊等生态系统均造成了巨大危害,因此必须加强对SO_2污染的控制。吸附法由于投资小,能耗低,设备简单,不产生二次污染等优点成为一种最有发展前景的烟气脱硫方法。 本文首先研究了活性炭、硅胶、沸石分子筛等不同类型吸附剂对SO_2的脱除性能。采用水蒸气和CO_2活化法制备了六种不同孔结构的活性炭,分别对其进行了脱硫性能研究,结果表明,较小的孔径有利于活性炭对SO_2气体的脱除。研究A型、B型、C型三种硅胶对SO_2的脱除性能,发现硅胶孔径大小决定SO_2的脱除容量,A型硅胶由于孔径较小,SO_2的脱除容量较大。通过对4A、ZSM-5(38)、13X三种不同沸石分子筛的脱硫性能研究,发现13X由于孔径规则均一,孔径大小适中,对SO_2气体表现出强吸附性能,SO_2脱除容量远大于其它两种分子筛,且同时大于活性炭、硅胶的脱硫容量。 随后考察了温度、压力、二氧化碳、水蒸气等不同因素对活性炭、硅胶、沸石分子筛三种吸附剂脱硫性能的影响。结果显示,温度的升高不利于吸附剂脱除SO_2;增大压力对吸附剂脱除SO_2具有积极作用;烟气中CO_2的存在不影响吸附剂对SO_2的脱除;水蒸气对吸附剂脱除SO_2产生不利影响。 为了提高吸附剂对SO_2的脱除性能,本文对吸附剂的内部孔道进行了修饰改性,利用活性物质修饰介孔材料表面来增加对SO_2的脱除。将高沸点、弱碱性三乙醇胺(TEA)负载到介孔材料硅胶、SBA-15孔中,通过测试SO_2在不同条件下的穿透曲线,考察了修饰后的吸附剂对SO_2的脱除性能。结果表明,由于TEA修饰后的硅胶、SBA-15吸附剂增强了对SO_2气体的化学吸附作用,因此显著增加了对SO_2的脱除容量。 本文最后采用强氧化剂H2O_2修饰硅胶、SBA-15孔道,利用SO_2与H2O_2分子在纳米孔道内发生的特征反应进一步强化了吸附剂对SO_2的脱除,介孔材料特殊的孔道结构为SO_2与H2O_2之间发生的特征反应提供了理想的场所,促进了H2O_2对SO_2的氧化,从而增强了吸附剂对SO_2气体的脱除。研究结果表明,H2O_2修后的大孔SBA-15对SO_2表现出最优的脱硫性能,最大脱硫容量达300mg.g-1,且脱硫剂具有较高的选择性和较好的稳定性。


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