廢茶活性炭的制備及其對于SO2、NO吸附性能的應(yīng)用研究.pdf

1、燃煤煙氣中的SO2和NO是造成酸雨的主要污染物,因此對其排放的控制顯得尤為重要?；钚蕴恳蚱漭^大的比表面積和特定的吸附性能,已被應(yīng)用于煙氣脫硫脫硝。但是常規(guī)活性炭的原料以及活性炭的改性又帶來了成本和二次環(huán)境污染等問題。廢茶作為一種廉價的生物廢棄物,本身具有較高的碳含量并攜帶一定的堿性基團,將其制備成活性炭并應(yīng)用于酸性氣體的脫除具有一定的研究意義。本研究主要以福建鐵觀音廢茶為原料制備廢茶活性炭,在其制備過程中直接對其孔徑結(jié)構(gòu)及表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)

2、控,并考察了自制廢茶活性炭的脫硫脫硝性能與機理。
　　通過水蒸氣物理活化法及K2CO3、ZnCl2化學(xué)活化法制備廢茶活性炭,并考察了其結(jié)構(gòu)性質(zhì)與吸附性能。結(jié)果表明,所制備的廢茶活性炭孔徑均以微孔為主,且 K2CO3和 ZnCl2活化制備的材料孔徑結(jié)構(gòu)更為發(fā)達(dá),亞甲基藍(lán)吸附值及碘值可分別達(dá)440.53mg/g、1235.62mg/g。采用K2CO3和ZnCl2活化法對廢茶活性炭進(jìn)行孔徑結(jié)構(gòu)調(diào)控。結(jié)果表明,以ZnCl2作為活化劑,在活

3、化溫度為350℃時產(chǎn)生中孔結(jié)構(gòu),在500℃時中孔容量達(dá)0.55 cm3/g,繼續(xù)升高溫度為700℃后,中孔容量減小到0.06 cm3/g;以K2CO3為活化劑,當(dāng)活化溫度升至800℃后開始中孔結(jié)構(gòu)出現(xiàn);以ZnCl2為活化劑,活化時間由0.5 h延長至1.5 h,微孔徑相應(yīng)地由0.83 nm逐漸增大至0.87 nm,活化時間達(dá)2 h后,活性炭結(jié)構(gòu)得到重排,中孔容量降低而微孔容量升高;以K2CO3為活化劑,活化時間達(dá)2.5 h后開始中孔結(jié)構(gòu)

4、;當(dāng)浸漬比為1:1時,由K2CO3和ZnCl2活化制備的材料擁有最大的微孔容量,分別達(dá)48 cm3/g、60 cm3/g。
　　將自制廢茶活性炭用于煙氣脫硫脫硝性能的研究,并探討其吸附機理及動力學(xué)。結(jié)果表明,廢茶活性炭單獨脫硫時,較低的石墨化度、較窄的平均微孔徑以及含量較高的堿性含氮官能團更有利于 SO2的脫除;材料單獨脫硝時,中孔結(jié)構(gòu)不利于NO的脫除,含氮堿性官能團對材料的脫硝有一定的促進(jìn)作用,而含氧官能團的影響較小;材料同時脫

5、除SO2和NO時,NO抑制了脫硫作用,煙氣中O2和H2O的加入能夠有效提高材料的脫硫脫硝性能;結(jié)合紅外光譜與再生材料的氮氣吸附等溫線可以判斷,在煙氣中不存在H2O的情況下材料對SO2和NO的脫除作用均以物理吸附為主,且再生材料的脫硫脫硝性能基本保持不變,水蒸氣的加入促進(jìn)了 SO2的化學(xué)吸附,并加速了材料的老化;通過動力學(xué)模型的擬合發(fā)現(xiàn),廢茶活性炭對SO2和NO的吸附速率受表面反應(yīng)及粒子內(nèi)擴散等多方面的影響,班厄姆吸附速率模型能夠很好地描

6、述材料脫硫脫硝的動力學(xué)過程, R2不低于0.989。
　　廢茶活性炭經(jīng)前期和后期改性處理后平均微孔徑幾乎保持不變,KOH的改性均引入了仲胺類含氮官能團,NH3的改性處理均在材料表面引入了仲酰胺類含氮官能團;經(jīng)KOH、NH3后期改性的材料脫硫的穿透時間由30 min延長至40 min以上,而脫硝作用未見明顯改善;KOH、NH3前期改性材料的脫硫穿透時間分別提高到60 min、38 min,且吸附初期的脫硝效率也有一定的提高,其中KO