生物質焦富氮化及脫除二氧化硫的實驗研究.pdf

1、燃煤煙氣中二氧化硫和氮氧化物的巨量排放是造成酸雨、光化學煙霧和二次顆粒物等大氣污染問題的主要誘因，對人類健康和社會發(fā)展造成了嚴重危害，控制污染物排放已經刻不容緩。活性焦（炭）吸附法具有脫除效率高、投資小、無二次污染等優(yōu)點，而且可以實現(xiàn)多種污染物一體化脫除，受到廣泛的關注。生物質是一種清潔可再生的資源，具有來源廣泛、價格低廉、CO2近零排放等優(yōu)點。以生物質為原料進行吸附劑的制備并將其應用于煙氣凈化技術的研究，不僅可以實現(xiàn)生物質資源的高值化

2、利用，還能降低吸附劑的生產成本，應用前景十分廣闊。
　　本文以花生殼、玉米稈和玉米芯三種典型農業(yè)廢棄生物質為原料，在固定床熱解活化裝置上進行了碳基吸附劑的制備試驗，對所得吸附劑進行了比表面積和孔隙結構分析、元素分析和傅立葉紅外光譜等測試，結合產率、孔隙結構分布以及表面化學特性等因素對生物質活性焦進行了表征優(yōu)選。結果表明，不同種類生物質活性焦的綜合產率受活化溫度影響的變化趨勢不同，三種生物質活性焦綜合產率均高于19％；比表面積和孔隙

3、結構受活化溫度影響顯著，在實驗研究溫度范圍（650~850℃）內，三種生物質活性焦均在850℃時取得最佳的孔隙結構參數(shù)，此時的孔隙結構參數(shù)大小排序為玉米芯>玉米稈>花生殼；CO2活化處理有效地提高了生物質焦的孔隙結構參數(shù)，但同樣影響了其表面化學結構，表面官能團的種類和數(shù)量隨活化溫度的升高而減少，所有活性焦的含氮量均在1%左右。
　　在生物質焦的富氮化研究中，以不同生物質活性焦作為載體，利用乙醇胺作為浸漬劑，進行了有機胺浸漬試驗的探

4、索，考察了溶劑類型和前驅體類型等因素的影響，確定了比較合理的浸漬方法和最佳的浸漬前驅體。試驗結果表明，相同試驗條件下，甲醇溶劑浸漬產物具有更高的浸漬產率、含氮量和更豐富的表面官能團，可以獲得更好的富氮效果；三種生物質富氮焦的浸漬產率和含氮量大小排序均為玉米芯>玉米稈>花生殼，850℃玉米芯活性焦的富氮效果最佳，可以確定為最優(yōu)的浸漬前驅體。
　　以乙醇胺（MEA）、N甲基二乙醇胺（MDEA）及二乙醇胺（DEA）三種有機胺為浸漬劑進行

5、了富氮吸附劑的制備，并在自主設計的固定床吸附臺架上進行了 SO2吸附性能測試。在實驗研究的濃度范圍（1wt.%~10wt.%）內，不同有機胺浸漬處理對吸附劑的吸附特性影響各異，整體吸附性能強弱排序為 MDEA>DEA>MEA，MDEA浸漬在較高濃度（6~10wt.%）時可以顯著提升吸附性能，“10%-MDEA”的吸附量最高，可達153.22mg/g，相較于前驅體 CC850的57.78mg/g，吸附性能提升了170%。經MDEA浸漬處理

6、后，外源N被有效引入形成大量表面含氮官能團，富氮焦表面變得粗糙。利用X射線光電子能譜儀對生物質焦富氮及脫硫前后的產物進行了分析，再結合吸附特性對富氮焦脫硫脫氮機理進行了研究，富氮焦脫硫機理類似于固體胺對CO2的吸附。
　　在富氮焦一體化脫硫脫氮的實驗研究中，各因素對吸附性能的影響表現(xiàn)為：O2濃度增加對NO吸附具有促進作用，而SO2吸附量表現(xiàn)為波動下降，10%的含氧量比較適宜同時吸附；NO入口濃度對SO2脫除的影響表現(xiàn)為先促進后抑制