活性焦烟气净化技术在我国的应用前景
我国是一个燃煤大国,煤炭占一次能源的75%,而且短期内这种能源结构不会改变。燃煤排放的sO2和NOx等对大气产生了严重的污染.我国每年因NOx和SO2形成的酸雨造成的损失达1100亿元[141.损失约占国民经济生产总值的7%~8%。另一方面.我国是一个人口大国。也是农业大国。更是化肥大国。硫酸是磷肥生产的重要基本原料。但我国硫资源又相对匮乏,且绝大部分隐含在燃煤中。近几年,中国进口量增长迅猛,1997年,中国进口仅7.4×105t,到2003年进口剧增到4.993×106t平均累计年增长率达37.4%[151。因此,妥善解决能源与环境的矛盾是我国实现可持续发展的重要课题。
活性焦烟气净化技术以我国庞大的化肥工业为基础,将火电厂清洁烟气中的so2回收化害为利.变废为宝,一举多得,同时促进我国煤炭、电力和化肥工业的协调发展,有效地解决了能源与环境的矛盾,具有显着的经济效益及社会效益,完全符合建立节约型社会和经济可持续发展的原则。
什么是活性焦?
活性焦是-种用于化工生产中的固体吸附剂,主要用于干法脱硫技术。
活性焦烟气脱硫原理是:利用活性焦的吸附特性和催化特性使烟气中SO2与烟气中的水蒸气和氧反应生成H2SO4吸附在活性焦的表面,吸附SO2的活性焦加热再生,释放出高浓度SO2气体,再生后的活性焦循环使用,高浓度SO2气体可加工成硫酸、单质硫等多种化工产品。
活性焦的吸附性能与原理
活性焦的吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程,分子的自由能会降低,因此,吸附过程是放热过程,所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。由于物理吸附和化学吸附的作用力不同,它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异。
根据活性焦吸附过程中,活性焦分子和污染物分子之间作用力的不同,可将吸附分为两大类;物理吸附和化学吸附(又称活性吸附)。在吸附过程中,当活性焦分子和污染物分子之间的作用力是范德华力(或静电引力)时称为物理吸附;当活性焦分子和污染物分子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。物理吸附的吸附强度主要与活性焦的物理性质有关,与活性焦的化学性质基本无关。由于范德华力较弱,对污染物分子的结构影响不大,这种力与分子间内聚力一样,故可把物理吸附类比为凝聚现象。物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变。
由于化学键强,对污染物分子的结构影响较大,故可把化学吸附看做化学反应,是污染物与活性焦间化学作用的结果。化学吸附一般包含电子对共享或电子转移,而不是简单的微扰或弱极化作用,是不可逆的化学反应过程。物理吸附和化学吸附的根本区别在于产生吸附键的作用力。
活性焦表面化学特性
在活性焦的表面上,有很多的含氧、含氮官能团。产生吸附作用的活性中心就是表面官能团,它让活性焦具有弱极性,使吸附剂的催化性能更加强大,让炭对有机物、无机物的吸附选择性发生变化。普遍来说,在碱性官能团产生在活性焦的表面时,活性焦比较容易吸附酸性物质;如果酸性官能团产生在活性焦的表面时,活性焦就比较容易吸附碱性物质。
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