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浸漬劑種類和含量對(duì)脫硫效果的影響
圖2反映了各種改性活性炭(AC)在無(wú)氧和含氧情況下的脫硫性能。在無(wú)氧和含氧兩種情況下，用Na2CO3、NaHCO3、NaOH、K2CO3改性后的活性炭的硫容量均有不同程度的提高。浸漬劑的改性效果為Na2CO3 ≈K2CO3＞NaOH＞NaHCO3。其中用NaOH 改性的活性炭，當(dāng)NaOH的含量為5%時(shí)，活性炭的硫容量達(dá)到最大；而對(duì)于另三類改性活性炭，當(dāng)改性劑含量為10%時(shí)硫容量最大。在所有的改性活性炭中，含10% Na2CO3改性活性炭的改性效果最好。
圖2 浸漬劑含量對(duì)活性炭硫容量的影響
表1和表2反映的是改性后活性炭的pH和比表面積的變化情況。可以看出，改性后活性炭的比表面積均有所下降，但活性炭的pH卻明顯提高。這是因?yàn)樗玫母男詣┚鶠閴A性試劑，使活性炭的表面堿性增強(qiáng)，有效改善了活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)。用NaOH改性的活性炭，當(dāng)改性劑含量超過(guò)5%后，活性炭的pH上升不再明顯，但其比表面積卻下降很大，從而導(dǎo)致硫容量下降。用碳酸鹽改性的活性炭脫硫效果比其他的要好，這可能是由于碳酸根在活性炭表面產(chǎn)生了更多的活性中心的緣故。
表1 浸漬改性后活性炭的pH
浸漬劑含量/％
|
NaOH
|
NaHCO3
|
Na2CO3
|
K2CO3
|
0
|
8.96
|
8.96
|
8.96
|
8.96
|
2
|
9.45
|
9.01
|
9.04
|
9.08
|
5
|
9.59
|
9.24
|
9.26
|
9.27
|
8
|
9.61
|
9.33
|
9.42
|
9.46
|
10
|
9.63
|
9.55
|
9.57
|
9.64
|
12
|
9.65
|
9.60
|
9.62
|
9.67
|
表2 浸漬改性后活性炭的比表面積/（m2·g－1）
浸漬劑含量/%
|
NaOH
|
NaHCO3
|
Na2CO3
|
K2CO3
|
0
|
1090
|
1090
|
1090
|
1090
|
2
|
995
|
1021
|
998
|
956
|
5
|
950
|
985
|
906
|
897
|
8
|
865
|
956
|
887
|
879
|
10
|
801
|
912
|
760
|
758
|
12
|
720
|
865
|
701
|
689
|
2.2 溫度對(duì)脫硫效果的影響
圖3反映了在無(wú)氧和含氧兩種條件下溫度對(duì)脫硫效果的影響。在無(wú)氧條件下活性炭的硫容量隨溫度的升高而降低，而在含氧條件下活性炭的硫容量先隨溫度的升高而增大，當(dāng)溫度達(dá)到160 ℃左右時(shí)硫容量達(dá)到最大，溫度繼續(xù)升高時(shí)硫容量開始下降。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果和文獻(xiàn)[4]報(bào)道是一致的。在無(wú)氧情況下SO2依靠單純的物理吸附附著在活性炭上，所以隨溫度的升高硫容量會(huì)減小。而在含氧時(shí)，SO2在活性炭表面發(fā)生了催化氧化反應(yīng)，在160 ℃左右時(shí)反應(yīng)活性最大，硫容量達(dá)到最大。
圖3 溫度對(duì)活性炭硫容量的影響
表3反映了在無(wú)氧和含氧兩種情況下活性炭脫硫反應(yīng)前后pH的變化情況。在含氧情況下反應(yīng)后的pH比無(wú)氧時(shí)下降更大，這可能是因?yàn)樵诤醯那闆r下，SO2在活性炭表面上的催化氧化反應(yīng)生成的H2SO4導(dǎo)致了活性炭的pH下降。
表3 在無(wú)氧和含氧情況下活性炭脫硫反應(yīng)前后的pH變化
活性炭樣品
|
5% NaOH
|
10% Na2CO3
|
未改性AC
|
反應(yīng)前的pH
|
9.59
|
9.57
|
8.96
|
反應(yīng)后的pH（無(wú)氧）
|
9.08
|
9.47
|
8.37
|
反應(yīng)后的pH（含氧）
|
8.78
|
9.12
|
7.51
|
2.3 濕度對(duì)脫硫效果的影響
圖4反映了原料氣的濕度對(duì)活性炭硫容量的影響。在無(wú)氧情況下原料氣濕度在20%～40%比較適宜，濕度過(guò)大會(huì)使活性炭的硫容量有所下降，其中用NaOH改性的活性炭所受的影響較小。在含氧情況下，原料氣濕度的增加使活性炭的硫容量明顯增大。原因可能是：在無(wú)氧情況下SO
2在活性炭表面的物理吸附是主要作用，當(dāng)原料氣的濕度過(guò)高，H
2O一方面和SO
2發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，更重要的是H
2O和SO
2反應(yīng)生成的H
2SO
3在活性炭表面形成一層酸性水膜阻礙SO
2的吸附。由于NaOH對(duì)酸性水膜有一定的緩沖作用，所以在無(wú)氧的情況下高濕度的原料氣對(duì)NaOH改性活性炭的影響要小。在含氧的情況下，SO
2在活性炭表面發(fā)生催化氧化反應(yīng)，H
2O可以使催化氧化生成的SO
3以H
2SO
4的形式及時(shí)的從活性中心上脫附下來(lái)，從而使活性炭的硫容量增大，很多學(xué)者都從催化反應(yīng)的機(jī)理上證明了這一點(diǎn)
[5～8]。
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