活性炭纤维协同脱硫脱硝的试验研究

发布时间：2018-08-29 18:41

【摘要】：随着我国新的环保标准的施行,NOx的排放控制研究成为热点,选择性催化还原法(SCR)脱硝以其工艺简单以及脱硝效率高等优势成为目前首选技术,且在大型燃煤锅炉已经应用。活性炭纤维作为一种新型炭质吸附催化材料,具有比表面积大,吸附速率快,可联合脱除多污染物等优势,有望对于工业锅炉或小型窑炉提供经济有效的多污染物脱除技术。不同污染物与NO在ACF表面的竞争吸附以及NO的高效脱除是ACF脱硝的关键。本文采用多污染物气体分析仪在小型固定床吸附试验台上开展了粘胶基活性炭纤维吸附脱除NO的实验研究,结合预吸附-TPD-XPS等综合分析方法考察了SO2与NO同时脱除以及分级脱除过程中的竞争吸附和协同促进作用机理。结果表明:初始吸附脱除阶段NO和SO2在ACF微孔表面存在竞争吸附,随着SO2吸附量的增加,吸附在ACF表面的-NOx逐渐被SO2还原而以NO的形式释放;经NO预吸附后的ACF具有良好的脱硫性能,吸附态的-NOx能为SO2提供吸附位,并且可以进一步将SO2氧化。基于Cu2O的良好可见光催化效应提出了ACF载铜氧化脱除NO的方法,并开展Cu2O/ACF光催化脱硝的实验研究,分析了Cu2O的负载量、烟气中氧浓度、水蒸气含量以及反应温度等因素对脱硝的影响,同时探讨了TiO2掺杂载铜ACF的脱硝效果。结果表明:水合肼法制备的Cu2O/ACF有较好的光催化效果,随着负载量的增加,脱硝效率先增加后减小;烟气中氧浓度的升高对于NO的脱除效率有明显的促进作用;烟气中H2O含量升高时,脱硝效率先升高后减小,实验条件下水蒸气含量为0.5%时脱硝性能最好,而温度升高则显著地抑制了NO的脱除效果,同时负载Cu2O和TiO2的催化剂其光催化活性得到显著增强。研究了富氧燃烧烟气气氛下ACF吸附脱除NO的规律,重点考察前人忽略的高浓度CO2对ACF吸附脱除NO的影响,结合XPS、TPD等表征方法,分析了CO2对ACF吸附氧化NO的影响机理,结果表明:CO2对ACF吸附NO的抑制作用主要表现在:CO2与NO存在竞争吸附,不利于NO在微孔中的吸附;CO2抑制了O2在ACF表面吸附形成有利于NO吸附氧化的C-O和C=O官能团的过程以及游离的O2对于吸附态NO的进一步氧化过程。
[Abstract]:With the implementation of new environmental protection standards in China, the research on NOx emission control has become a hot spot. Selective catalytic reduction method (SCR) denitrification has become the preferred technology because of its simple process and high denitrification efficiency, and has been applied in large coal-fired boilers. As a new type of carbon adsorptive catalytic material, activated carbon fiber (ACF) has the advantages of large specific surface area, fast adsorption rate, combined removal of multiple pollutants and so on, which is expected to provide economical and effective multi-pollutant removal technology for industrial boilers or small kilns. The key of ACF denitrification is the competitive adsorption of different pollutants with NO on the surface of ACF and the efficient removal of NO. In this paper, the adsorption and removal of NO by viscose based activated carbon fiber was carried out on a small fixed-bed adsorption test bed with a multi-pollutant gas analyzer. The mechanism of competitive adsorption and synergistic promotion of SO2 and NO in the process of simultaneous removal and stepwise removal was investigated by means of comprehensive analysis methods such as preadsorption TPD-XPS. The results show that NO and SO2 are competitively adsorbed on ACF microporous surface in the initial adsorption and removal stage. With the increase of SO2 adsorption amount, the -NOx adsorbed on ACF surface is gradually reduced by SO2 and released as NO. The ACF preadsorbed by NO has good desulfurization performance. The adsorbed -NOx can provide adsorption sites for SO2 and can further oxidize SO2. Based on the good visible light catalytic effect of Cu2O, the method of NO removal by ACF supported copper oxidation was proposed, and the experimental study of Cu2O/ACF photocatalytic denitrification was carried out. The loading amount of Cu2O and the oxygen concentration in flue gas were analyzed. The effects of water vapor content and reaction temperature on denitrification were also discussed. The denitrification effect of TiO2 doped copper-loaded ACF was also discussed. The results showed that the Cu2O/ACF prepared by hydrazine hydrate method had a good photocatalytic effect, and the denitrification efficiency increased first and then decreased with the increase of the amount of loading, and the increase of oxygen concentration in flue gas promoted the removal efficiency of NO obviously. The denitrification efficiency increased first and then decreased with the increase of H _ 2O content in flue gas. The denitrification performance was the best when the water vapor content was 0.5 and the removal effect of NO was significantly inhibited by the increase of temperature. At the same time, the photocatalytic activity of the catalysts supported on Cu2O and TiO2 was significantly enhanced. The regularity of ACF adsorption and removal of NO in oxygen-enriched combustion flue gas was studied. The influence of high concentration of CO2 on ACF adsorption and removal of NO was investigated. The mechanism of CO2 on ACF adsorption and oxidation of NO was analyzed by means of XPS,TPD and other characterization methods. The results showed that the inhibition of NO adsorption by ACF was mainly due to the competitive adsorption of NO with NO. The adsorption of CO _ 2 by NO in micropores inhibits the formation of C-O and C-O functional groups on the surface of ACF and the further oxidation of adsorbed NO by free O _ 2.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X701;TQ424.1

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张旺玺,宋清臣;一种全新活性炭——活性炭纤维[J];金山油化纤;2001年02期

2 齐龙;国内活性炭应用的发展趋势[J];吉林林业科技;2002年02期

3 刘秉涛;李云霞;李国亭;陈静;;活性炭纤维电吸附去除四环素的研究[J];工业水处理;2011年04期

4 崔海波;张彦;;活性炭的发展应用[J];中国石油和化工标准与质量;2011年12期

5 杨建利;杜美利;黄婕;王健;;废旧有机丝制备活性炭纤维的研究[J];煤炭转化;2012年03期

6 吴新华;;活性炭纤维纸板构成的蜂窝状吸附层[J];林化科技;1980年02期

7 张文富;;具有卓越吸附率的活性炭纤维研制成功[J];无机盐工业;1983年02期

8 丁宝桐;;日东丽化学开发活性炭纤维[J];无机盐工业;1983年03期

9 陈赛璐;王允付;贾磊;王德禧;;活性炭纤维的制备及性能[J];炭素技术;1988年02期

10 许景文;;活性炭纤维的制备与性能[J];净水技术;1989年02期

相关会议论文 前10条

1 李建文;李常林;;活性炭纤维在环保工业中的应用及价值[A];全国经济管理院校工业技术学研究会第六届学术年会论文集[C];1997年

2 柴春玲;焦婷婷;迟广俊;周矛峰;丁炳华;王同华;;活性炭纤维吸附回收油气的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

3 王瑞海;耿世彬;韩旭;;活性炭纤维对低浓度污染物吸附性能的实验研究[A];第四届全国人防工程内部环境与设备研讨会论文集[C];2010年

4 柴晓兰;麻寒娜;贾金平;孙同华;王亚林;;活性炭纤维-固相微萃取新方法探索及其应用[A];中国化学会第26届学术年会环境化学分会场论文集[C];2008年

5 陈水挟;陈健良;武清毓;;改性活性炭纤维表面化学结构的研究[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年

6 何兵;崔鹏;;活性炭纤维处理精喹禾灵农药废水的研究[A];第七届全国精细化学品化学学术会议论文集[C];2004年

7 李洪美;迟广俊;张建军;王同华;;活性炭纤维改性对印刷废气中乙醇吸附的研究[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集（中卷）[C];2008年

8 张儿;马晓军;;纺丝工艺对木质活性炭纤维亚甲基蓝吸附性能的影响[A];2013中国食品包装学术会议论文摘要集[C];2013年

9 殷涛;周国栋;刘志朋;殷璐;李建农;李新;叶淑琴;刘焕来;;特制活性炭纤维吸附流感甲型病毒性能的初步探讨[A];天津市生物医学工程学会2004年年会论文集[C];2005年

10 周烨;王祖武;曹小满;;放电改性对活性炭纤维硫吸附性能影响的初步研究[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集（下卷）[C];2006年

相关重要报纸文章 前10条

1 刘丹邋记者 张伟;森鑫研发生产出高性能环保专用活性炭纤维[N];鞍山日报　;2008年

2 主持人 本报记者 姜国华　嘉宾 大连理工大学化工学院教授、博士生导师 王同华 江苏同康活性炭纤维有限公司董事长 周健;活性炭纤维 “吸毒能手”保健康[N];中国纺织报;2010年

3 张国芳;我活性炭纤维有望应用于消防领域[N];科技日报;2011年

4 张国芳;活性炭纤维有望应用消防领域[N];中国技术市场报;2011年

5 本报记者 姜国华;同康:以科技打造活性炭纤维品牌[N];中国纺织报;2010年

6 记者 戴恩国;特殊高效活性炭纤维纳米微孔滤芯网项目通过鉴定[N];中国冶金报;2007年

7 本报记者 孔凡涛;一个材料小企业的“新兴情结”[N];中国化工报;2010年

8 向继贵;断臂求生后的华丽转身[N];工人日报;2010年

9 本报记者 崔书文　实习生 景益;用科技力量推动发展方式转变[N];经济日报;2010年

10 苏俊;江苏同康：“三高企业”奋力转型[N];江苏经济报;2010年

相关博士学位论文 前10条

1 展巨宏;电催化臭氧法再生活性炭纤维研究[D];昆明理工大学;2016年

2 丰惠敏;中孔活性炭纤维及其复合材料以及聚苯乙烯的降解[D];中国科学技术大学;2010年

3 郭世永;改性碳纤维降低发动机NOX排放的机理及应用研究[D];大连理工大学;2000年

4 韩严和;电增强活性炭纤维吸附水中部分有机物的研究[D];大连理工大学;2006年

5 尹艳娥;新一代水处理技术研究—臭氧—生物活性炭纤维[D];同济大学;2007年

6 周家勇;等离子体改性活性炭纤维脱硫脱氮研究[D];武汉大学;2012年

7 范丽;染料在铂和活性炭纤维电极上的电化学行为[D];大连理工大学;2006年

8 柴晓兰;活性炭纤维固相微萃取新方法的研究[D];上海交通大学;2007年

9 曲险峰;活性炭纤维对水中酚类有机物的催化臭氧化[D];中国石油大学;2007年

10 乌兰哈斯;中空活性炭纤维—纳米银复合敷料的研制及初步实验研究[D];第二军医大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 许岩;棉花基活性炭纤维的制备与应用研究[D];西北农林科技大学;2015年

2 孙国春;活性炭纤维在咖啡因精制生产中 的应用研究[D];山东大学;2015年

3 周实际;活性炭纤维稳定型纳米铁的表征及其去除Cr(Ⅵ)的机理研究[D];山东大学;2015年

4 吴丹;大豆秸秆基多孔性炭材料及其CO_2/CH_4选择性分离特性[D];福建师范大学;2015年

5 张小龙;活性炭纤维负载铜锆金属氧化物催化脱除NO实验研究[D];河南科技大学;2015年

6 陶s，

本文编号：2212070