生物質(zhì)焦富氮化及脫除二氧化硫的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、燃煤煙氣中二氧化硫和氮氧化物的巨量排放是造成酸雨、光化學(xué)煙霧和二次顆粒物等大氣污染問(wèn)題的主要誘因，對(duì)人類(lèi)健康和社會(huì)發(fā)展造成了嚴(yán)重危害，控制污染物排放已經(jīng)刻不容緩。活性焦（炭）吸附法具有脫除效率高、投資小、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而且可以實(shí)現(xiàn)多種污染物一體化脫除，受到廣泛的關(guān)注。生物質(zhì)是一種清潔可再生的資源，具有來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、CO2近零排放等優(yōu)點(diǎn)。以生物質(zhì)為原料進(jìn)行吸附劑的制備并將其應(yīng)用于煙氣凈化技術(shù)的研究，不僅可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)資源的高值化

2、利用，還能降低吸附劑的生產(chǎn)成本，應(yīng)用前景十分廣闊。
　　本文以花生殼、玉米稈和玉米芯三種典型農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)為原料，在固定床熱解活化裝置上進(jìn)行了碳基吸附劑的制備試驗(yàn)，對(duì)所得吸附劑進(jìn)行了比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)分析、元素分析和傅立葉紅外光譜等測(cè)試，結(jié)合產(chǎn)率、孔隙結(jié)構(gòu)分布以及表面化學(xué)特性等因素對(duì)生物質(zhì)活性焦進(jìn)行了表征優(yōu)選。結(jié)果表明，不同種類(lèi)生物質(zhì)活性焦的綜合產(chǎn)率受活化溫度影響的變化趨勢(shì)不同，三種生物質(zhì)活性焦綜合產(chǎn)率均高于19％；比表面積和孔隙

3、結(jié)構(gòu)受活化溫度影響顯著，在實(shí)驗(yàn)研究溫度范圍（650~850℃）內(nèi)，三種生物質(zhì)活性焦均在850℃時(shí)取得最佳的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，此時(shí)的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)大小排序?yàn)橛衩仔?玉米稈>花生殼；CO2活化處理有效地提高了生物質(zhì)焦的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)，但同樣影響了其表面化學(xué)結(jié)構(gòu)，表面官能團(tuán)的種類(lèi)和數(shù)量隨活化溫度的升高而減少，所有活性焦的含氮量均在1%左右。
　　在生物質(zhì)焦的富氮化研究中，以不同生物質(zhì)活性焦作為載體，利用乙醇胺作為浸漬劑，進(jìn)行了有機(jī)胺浸漬試驗(yàn)的探

4、索，考察了溶劑類(lèi)型和前驅(qū)體類(lèi)型等因素的影響，確定了比較合理的浸漬方法和最佳的浸漬前驅(qū)體。試驗(yàn)結(jié)果表明，相同試驗(yàn)條件下，甲醇溶劑浸漬產(chǎn)物具有更高的浸漬產(chǎn)率、含氮量和更豐富的表面官能團(tuán)，可以獲得更好的富氮效果；三種生物質(zhì)富氮焦的浸漬產(chǎn)率和含氮量大小排序均為玉米芯>玉米稈>花生殼，850℃玉米芯活性焦的富氮效果最佳，可以確定為最優(yōu)的浸漬前驅(qū)體。
　　以乙醇胺（MEA）、N甲基二乙醇胺（MDEA）及二乙醇胺（DEA）三種有機(jī)胺為浸漬劑進(jìn)行

5、了富氮吸附劑的制備，并在自主設(shè)計(jì)的固定床吸附臺(tái)架上進(jìn)行了 SO2吸附性能測(cè)試。在實(shí)驗(yàn)研究的濃度范圍（1wt.%~10wt.%）內(nèi)，不同有機(jī)胺浸漬處理對(duì)吸附劑的吸附特性影響各異，整體吸附性能強(qiáng)弱排序?yàn)?MDEA>DEA>MEA，MDEA浸漬在較高濃度（6~10wt.%）時(shí)可以顯著提升吸附性能，“10%-MDEA”的吸附量最高，可達(dá)153.22mg/g，相較于前驅(qū)體 CC850的57.78mg/g，吸附性能提升了170%。經(jīng)MDEA浸漬處理

6、后，外源N被有效引入形成大量表面含氮官能團(tuán)，富氮焦表面變得粗糙。利用X射線(xiàn)光電子能譜儀對(duì)生物質(zhì)焦富氮及脫硫前后的產(chǎn)物進(jìn)行了分析，再結(jié)合吸附特性對(duì)富氮焦脫硫脫氮機(jī)理進(jìn)行了研究，富氮焦脫硫機(jī)理類(lèi)似于固體胺對(duì)CO2的吸附。
　　在富氮焦一體化脫硫脫氮的實(shí)驗(yàn)研究中，各因素對(duì)吸附性能的影響表現(xiàn)為：O2濃度增加對(duì)NO吸附具有促進(jìn)作用，而SO2吸附量表現(xiàn)為波動(dòng)下降，10%的含氧量比較適宜同時(shí)吸附；NO入口濃度對(duì)SO2脫除的影響表現(xiàn)為先促進(jìn)后抑制