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活性炭在废水和烟气脱硫中的应用进展
编辑:2021-12-25 16:45:44
活性炭是一种主要由碳元素和少量的氢、氨、氧元素及灰分构成的具有丰富的内部孔隙结构和较高的比表面积的吸附材料。
1.活性炭在废水处理中的应用
我国现在还属于工业生产大国,每年由工厂排出的废水约8*108m³,废水又中含有很多重金属,不处理好的话,会造成重金属的污染而难以治理。而活性炭具有表面积大,物理和化学吸附能力,能有效的吸附废水中的金属离子,达到治理污水的效果。其实,早在二十世纪三十年代,活性炭就已经应用在水处理中,人们用活性炭从焦化厂的废水中吸附苯酚,因此,活性炭在水处理中的应用已有近八十年的历史。英国早在1862年就采用活性炭净化饮用水。我国现代最早的净水材料也是活性炭。所以说,从净水器诞生以来,活性炭一直与净水“形影不离”。 活性炭滤料可去除水中嗅和味、色度、余氯、胶体、有机物、重金属射性物质等,是净水中使用最早、也是最广泛使用的材料。健康意识的增强和工业的发展,使得水处理成为了关乎人民健康和社会和谐发展的一个重要领域。水处理分为上水处理和下水处理。上水通常指生活用水、エ业用水、纯水等经过人工处理后使用的。由于上水处理的目标涉及饮用,因此对活性炭的吸附性能要求相对较低而对活性炭本身的性能要求较高。下水通常指生活污水、工业污水,水中的污染物大致分为无机污染物和有机污染物两类。无机污染物主要是重金属,如铬、铅、汞等以及化物和放射性物质。有机污染物主要指耗氧有机物(BOD、COD)、酚类有机物、含磷和氮有机物。下水处理用活性炭需要具备良好的吸附性能,同时要根据处理污染物的不同,选用不同的活性炭。
2.活性炭在烟气脱硫中的应用
近年来,随着活性炭的应用日益广泛,除了水处理部门将之运用到净化水的研究之外,煤炭科学研究总院和国内电力部门也已合作开展活性炭烟气脱硫的研究。
目前,来自金属冶炼工业(包括有色金属铜、锌和铅等)和能源工业(包括煤、石油和天然气),尤其是燃煤火力发电和工业锅炉产生的尾气SO2的排放给大气造成了很严重的污染。因活性炭材料用于烟气脱硫方面比化学吸附法具有独特的优越性,既不产生二次污染,又可以回收硫资源,所以,活性炭吸附是脱硫的重要的方法之一。
关于活性碳材料脱硫的机理有很多,一般都支持下述机理,他们认为活性炭在脱硫过程中不仅充当吸附剂,同时还充当催化剂及其载体。
C+O2→C-O
SO2+C→C-SO2
C-SO2+C-O→C-SO3
C-SO3+C-H2O→C-H2SO4+C
机理表明,O2和水蒸气的量会影响脱硫的效率。而且,如果烟气中含有氮氧化物时,也会影响脱硫效率。据报道,当用活性碳纤维同时脱硫脱硝时,SO2和NO会相互竞争碳表面的活性中心。所以,为了不浪费资源,提高吸附效率,改性活性炭就应运而生。
如在活性炭表面负载金属离子,先使金属离子在活性炭表面吸附,再和吸附质进行氧化还原反应,将金属离子还原成单质或更低态离子,从而加快SO2氧化为SO3的速率。
对于活性炭,我们不仅可以添加金属离子到活性炭表面来提高其脱硫的效率,还可以利用强氧化剂来氧化活性炭表面的官能团,以增强表面的极性,从而增强活性炭对吸附质的吸附能力。