Активен въглен има силно развита структура на порите и огромна специфична повърхност, така че има силна адсорбция, съчетана с повърхността на активен въглен съдържа множество кислородсъдържащи функционални групи, така че е отличен адсорбент, катализатор и катализатор носител.
1.Принцип на десулфуризация на активен въглен
Адсорбцията наАктивизирамвъглерод за SO2 включва физическа адсорбция и химическа адсорбция. Когато няма водна пара и кислород в димния газ, физическа адсорбция възниква главно и адсорбцията количество е малко. Когато димният газ съдържа достатъчно водна пара и кислород, десулфуризацията на газа с активен въглен е процес както на химическа адсорбция, така и на физическа адсорбция. Физическа адсорбция се появява първо, а след това каталитична окисляване на SO2 адсорбирани на повърхността на активен въглен до H2 SO4 в присъствието на вода и кислород.
2.Активиран процес на реакция на десулфуризация на въглерода при наличие на H2O
Активираната десулфуризация на въглеродните димни газове е различна от друга технология за десулфуризация на димните газове. Това е технология, базирана на традиционна микропореста адсорбция теория. Въпреки това, този процес на адсорбция е много различен от общата промишлена адсорбция технология за пречистване на водата, защото тя включва многокомпонентен материал адсорбция масово прехвърляне, така че си адсорбция процес е много сложна. При наличие на вода, В близост до повърхността на активирания въглерод, повърхност, дупка, голяма пора и микро дупка, всички могат да образуват вода, пара, SO2, SO2-3, SO2-4, и други компоненти на сложната смес, наличието на тези молекули, или йони и неговото количество, или може да насърчи подобряването на производителността на адсорбцията, или може да бъде активирана способност за адсорбция на въглерода. Участието на H2O коренно променя механизма за реакция на SO2 върху въглеродната повърхност и има много хипотези за процеса на реакция. Лицио, Мочида, Казорла-Аморос и др. вярваха, че SO2 и O2 се конкурират за активни обекти. Сред трите възможни реакции на окисляване може да се извърши гладко само следната формула: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, т.е. само газообразният кислород може да реагира с адсорбиран SO2.
Тамура вярваше, че H2O, SO2 и O2 молекулите могат да се абсорбират от активен въглен. Докато между тях имаше достатъчно близко разстояние и определена пространствена конфигурация, те можеха да реагират директно помежду си и в крайна сметка да генерират H2 SO4. При този теоретичен модел окисляващата уравнение е C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C.
Zawadzki et al. смята, че участието на H2O променя реакционния механизъм на SO2 върху въглеродната повърхност, а реакцията на окисляване не може да се извърши при липса на H2O. При наличие на H2O функционалните групи на пиранон и делокализираните π електрони на повърхността на активен въглен реагират с H2O молекули за генериране на H2O2, което може да окисли H2 SO3, образувано след SO2, се разтваря във вода до H2 SO4.
Вярваме, че при наличието на вода броят на ефективните адсорбционни площадки не се определя от обема и броя на микропорите, а теорията за пълнене на микропорите не е подходяща за активирана въглеродна десулфуризация с отмиване на водата, механизъм Tamura и теорията на Lizzio не са подходящи за тази технология. Теоретичният анализ на Завадзки е разумно обяснение. Повърхността на активен въглен трябва да следва следното уравнение: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.
3.Принцип на отстраняване на азота чрез активен въглен
Технологията за денитрификация на активен въглен може да бъде разделена на адсорбционен метод, nH3 селективния метод за каталитично намаляване и метода за намаляване на горещия въглерод. Адсорбционният метод използва микропорестата структура и функционалните групи активен въглен към адсорб NOx, и окислява НЕ с ниска реактивност към NO2 с висока реактивност. На механизма на активирана въглеродна адсорбция NOx, все още има големи различия между изследователите. NH3 селективният метод за каталитично намаляване използва активен въглен, за да адсорбира NOx, за да намали енергията на активиране на реакцията между NOx и NH3 и да подобри скоростта на оползотворяване на NH3. Метод за намаляване на горещия въглерод е използването на въглерод и NOx реакция при висока температура за генериране на CO2 и N2, предимството е, че няма нужда от катализатор, твърдият въглерод е евтин, широк източник, топлината, генерирана от реакцията, може да бъде рециклирана. Кинетичните проучвания обаче показват, че реакцията между O2 и въглерода е по-ранна от тази между NOx и въглерода, така че наличието на O2 в димния газ увеличава потреблението на въглерод.
Резултатите показват, че адсорбцията на SO2 върху активен въглен е предимно химическа адсорбция, а десулфуризационната ефективност е повече от 96% със сместа от so2, въздушна и водна пара за симулиране на действителния промишлен димен газ. Сместа от nOx с висока чистота, въздушна и водна пара се използва за симулиране на действителния промишлен димен газ, а адсорбцията на NOx чрез активен въглен включва физическа адсорбция и химическа адсорбция. При условие, че няма SO2 газ в газовия поток, ефективността на отстраняване на азота на активен въглен е по-висока от 75%, когато активираният въглерод достигне динамичното равновесие на адсорбция. За симулиране на действителния промишлен димен газ е използвана смес от високо-чистота SO2, NOx, въздушна и водна пара. Когато SO2 и NOx присъстваха в газовия поток, капацитетът на адсорбция и времето за адсорбция насищане на активен въглен се увеличиха, докато ефективността на десулфуризация, скоростта на адсорбция и дължината на адсорбционната лента се промениха малко. Поради замяната на NO от SO2, nOx адсорбционният капацитет и динамичното време на равновесие на адсорбция на активен въглен рязко намаляват, ефективността на отстраняване на азота е много ниска, дължината на nOx адсорбционния обхват се увеличава и скоростта на адсорбция намалява. Нито SO2, нито NOx заемат активния адсорбционния център сам, но съществуват съвместно в активния адсорбционния център. Активен въглен преференциално адсорбира SO2 селективно, а NOx на физическа адсорбция се заменя и решава от SO2. Chemisorbed NOx може да насърчи адсорбцията на активен въглен на SO2. В същото време SO2 също може да насърчи адсорбцията на NOx чрез активен въглен.
