树脂基固态胺吸附剂室温下对低浓度CO2的吸附性能研究

以大孔甲基丙烯酸酯吸附树脂为载体,聚乙烯亚胺(PEI)为有机胺,采用液相浸渍法制备出固态胺吸附剂,并研究了其在室温下对低浓度CO2的吸附行为.同时,利用氮气吸附、热重分析和扫描电镜表征了材料的物理化学性质,并采用热重法和固定床吸附法考察了材料的CO2吸附性能.结果表明,大孔树脂担载50%PEI(质量分数)时吸附性能最佳,对纯CO2的最大吸附量为175 mg·g-1;CO2的吸附行为由扩散动力学与吸附热力学共同决定,低温有利于提高吸附容量;吸附剂对400 ppm~15%浓度的CO2都具有优异的动态吸附性能,其中对400 ppm CO2的吸附量达到86 mg·g-1,对15%CO2的吸附量达到150 mg·g-1;湿度对吸附起促进作用,相对湿度为10%时,对400 ppm CO2的吸附量提高至139mg·g-1;吸附剂具有优异的循环性能,具有直接空气捕集CO2的潜力.     

树脂基固态胺吸附材料的选择性CO2吸附性能

基于简单的湿浸渍法将聚乙烯亚胺(PEI)有效负载到多孔树脂(HP20)中,制备获得树脂基固态胺吸附材料,并探究了PEI负载量(30%~60%)、吸附温度(30~90℃)和压力(2~100kPa)对材料CO₂吸附性能的影响.研究表明树脂基固态胺吸附材料的最佳PEI负载量为50%,过量的PEI会致使材料CO₂吸附容量和胺基利用效率的显著降低.所筛选的材料在较低或较高的CO₂分压范围内均能展现出优异的CO₂吸附性能,在30℃下的CO₂吸附容量达到3.06~3.78mmol/g,表明该材料在不同CO₂分压的多种碳捕集应用中均有着较好的适用性.此外,树脂基固态胺吸附材料的CO₂/CH₄和CO₂/N₂选择性在2~100kPa的压力范围内分别有262~5858和708~11551,在各类传统或新兴的固体吸附材料中处于较高水平.     

烟气中SO2采样测量技术的应用与改进

简要总结了目前常用的烟气SO2测试方法及使用过程中常见问题,并提出了相应的解决措施.目前被普遍使用的便携式烟气分析仪存在由于烟气中水蒸汽结露和采样系统抽力不够而严重影响测量结果的问题,针对这2个问题,设计采用一种辅助采样装置,并对测量结果进行分析.     

粉煤灰净化低浓度SO2烟气试验研究

中国是一个以煤为主要燃料的国家,粉煤灰的综合利用问题早已受到人们的关注。褐煤粉煤灰中含有较多的碱性物质,它是一种优良且价廉的低浓度二氧化硫烟气脱硫吸收剂。试验研究结果表明,采用粉煤炭吸收液碱法脱硫在技术上是可行的,控制吸收液pH值大于6即可获得良好的脱硫效果。试验中考察了固液比、pH、温度、SO₂浓度和气体流墓等因素对粉煤灰吸收液净化效率的影响情况。粉煤灰碱法脱硫在经济性方面优于石灰/石灰石法。      

V2O5/AC催化剂脱除烟气中SO2的微观动力学研究

利用热重分析仪对V2O3/AC脱除SO2的微观动力学进行了研究,考察了催化剂V2O5的含量[w(V2O5)]、反应物SO2和H2O的浓度[ψ(SO2)和ψ(H2O)]及反应温度对催化剂增重分率的影响,并采用微孔填充模型描述V2O5/AC的脱硫行为.模型研究表明:V2O5/AC脱除SO2反应速率由吸附-催化剂表面化学反应控制,SO2和H2O的吸附可用Langmuir-Hinshelwood模型分析.将活性组分表面分率和V2O5/AC的微孔孔容随反应的变化用参数n表示,n类似于反应级数,以表示二者对反应的影响程度.     

论SO2危害及钢渣在烟气脱硫中的应用

随着工业革命的发展,人类对于能源的需求急剧增加,从而引发了越来越多的SO2的排放,SO2对人类的生命健康和大自然带来了严重的危害。本文从SO2的形成、分布等方面论述其危害性,并总结了目前国内外关于钢渣应用于烟气脱硫的相关进展。     

Na2CO3喷雾液滴吸收SO2气液两相反应的原位测量

发展湿法烟气脱硫气液两相反应进程的原位在线测量技术有助于研究脱硫反应的传质过程,提高脱硫效率.本文选取双碱法中的Na₂CO₃喷雾液滴吸收SO₂气液两相反应作为测量对象,利用自行研发的紧凑型彩虹折射仪搭建了全场彩虹测量系统,测量了喷雾液滴的折射率,通过反应过程中雾滴折射率的变化表征Na₂CO₃喷雾液滴吸收SO₂气液两相反应的进程.结果表明,随着Na₂CO₃喷雾液滴吸收SO₂气液两相反应的进行,喷雾液滴中的溶质Na₂CO₃逐渐转变成Na₂SO₃,液滴的折射率逐渐增大.依据Na₂CO₃的转化比例随液滴折射率的线性变化,推算出测量段内Na₂CO₃消耗量约为62.1%,进而计算出Na₂CO₃喷雾液滴吸收SO₂气液两相反应速率为8.8×10^-6kmol/（m²·s）.     

Ce-Mn/TiO2吸附剂的脱汞性能及抗SO2特性

采用浸渍法制备Mn/TiO₂（MT）、Ce/TiO₂（CT）和Ce-Mn/TiO₂（CMT）脱汞吸附剂,在固定床脱汞实验台上研究吸附剂的脱汞性能.结果表明,吸附温度为100~200℃时,3种吸附剂的脱汞性能均随温度的升高而增强;而在200~300℃范围内,脱汞效率均出现不同程度的降低.MT、CT及CMT吸附剂的脱汞效率在200℃时达到最高,分别为91%、58%和95%.MT和CT吸附剂的抗SO₂性能较弱,在N₂+6% O₂+1000×10^-6SO₂烟气条件下,30min内脱汞效率均下降到50%,而CMT吸附剂在2h内仍能保持80%以上的脱汞效率,表明在MT中掺杂Ce不仅可以提高吸附剂的脱汞性能,还可以增强抗SO₂性能.利用N₂吸附/脱附、X射线衍射（XRD）、H₂-程序升温还原（H₂-TPR）和X射线光电子能谱（XPS）等方法对吸附剂的物理化学性质进行表征,并对吸附产物进行热重分析（TG）和程序升温脱附实验（TPD）,阐明了CMT脱汞吸附剂的抗SO₂特性机理.Ce的掺杂,提高了活性组分在吸附剂表面的分散度及Mn⁴⁺的比例;相比于MnO₂,CeO₂可优先与SO₂反应,抑制了SO₂对Mn⁴⁺的毒害作用,从而提高了抗硫性能.     

微生物法液相氧化SO2

通过对酸性水溶液、含Fe³⁺水溶液、含Fe²⁺水溶液、细菌菌液和细菌培养基水溶液脱除二氧化硫的实验,探讨了微生物液相氧化二氧化硫的途径.以液相中SO₄^2-浓度考察了Fe³⁺浓度、Fe²⁺浓度、进口SO₂浓度以及温度对脱硫成酸的影响.微生物脱硫有2种机制:一是直接氧化作用,即氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)将S(IV)氧化成S(VI);二是间接催化氧化,氧化亚铁硫杆菌在酸性条件下具有快速氧化Fe²⁺成Fe³⁺,增强Fe³⁺对SO₂的液相催化氧化能力,研究表明微生物脱硫以间接催化氧化为主.在浓度0～1.2g/L之间,Fe³⁺和Fe²⁺浓度越高,脱硫效果越好,氧化亚铁硫杆菌表现出对Fe³⁺/Fe²⁺体系氧化SO₂的强化效果.入口SO₂浓度越高,细菌脱硫效率越低,但液相中SO₄^2-浓度随进口SO₂浓度增加变化不大.温度对微生物脱硫影响较大,最佳脱硫温度为30～40℃.     

脉冲活化一次全部治理CO2、SO2、NOx和烟尘研究(Ⅰ)─—分解SO2

超高压脉冲活化一次全部分解CO₂、SO₂、NO_x及同时除掉烟尘技术。应用超高压窄脉冲使反应器内有害气体全部成为活化分子,在定向作用下分解成无害单一原子的气体分子N₂、O₂,单质微粒C、S;粉尘充分荷电,在超强电场作用下除掉粉尘,它成为C、S的载体。在180℃常压条件时,在以Ni为母体B种催化剂作用下,活化能大幅度降低,分解率为75％～90％。      

陶瓷膜接触器在润湿模式下吸收SO2的传质强化

将平均孔径为100 nm的Al_2O_3陶瓷膜组装成膜接触器,以单乙醇胺(MEA)为吸收剂,在考察吸收剂浓度对膜吸收过程影响的基础上,深入比较了陶瓷膜在润湿和非润湿模式下脱除SO_2的传质性能.实验结果表明,当MEA浓度大于0.26 mol·L~(-1)时,润湿模式下SO_2的脱除率和传质系数均高于非润湿模式.根据膜理论和阻力串联模型建立了陶瓷膜吸收SO_2的传质方程,理论计算表明,润湿模式下膜相传质阻力因瞬间化学反应的存在大幅降低,润湿模式更适用于脱除烟气中低浓度的SO_2.本研究结果可为陶瓷膜接触器在膜吸收领域的工业化应用和进一步传质优化提供参考.     

Adsorption and desorption of SO2, NO and chlorobenzene on activated carbon

Activated carbon (AC) is very effective for multi-pollutant removal; however, the complicated components in flue gas can influence each other''s adsorption. A series of adsorption experiments for multicomponents, including SO₂, NO, chlorobenzene and H₂O, on AC were performed in a fixed-bed reactor. For single-component adsorption, the adsorption amount for chlorobenzene was larger than for SO₂ and NO on the AC. In the multi-component atmosphere, the adsorption amount decreased by 27.6% for chlorobenzene and decreased by 95.6% for NO, whereas it increased by a factor of two for SO₂, demonstrating that a complex atmosphere is unfavorable for chlorobenzene adsorption and inhibits NO adsorption. In contrast, it is very beneficial for SO₂ adsorption. The temperature-programmed desorption (TPD) results indicated that the binding strength between the gas adsorbates and the AC follows the order of SO₂ > chlorobenzene > NO. The adsorption amount is independent of the binding strength. The presence of H₂O enhanced the component effects, while it weakened the binding force between the gas adsorbates and the AC. AC oxygen functional groups were analyzed using TPD and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements. The results reveal the reason why the chlorobenzene adsorption is less affected by the presence of other components. Lactone groups partly transform into carbonyl and quinone groups after chlorobenzene desorption. The chlorobenzene adsorption increases the number of C = O groups, which explains the positive effect of chlorobenzene on SO₂ adsorption and the strong NO adsorption.     

锰离子催化臭氧液相烟气脱硫实验研究

对Mn2+催化臭氧(O3)液相氧化脱除二氧化硫(SO2)进行了实验研究,以揭示Mn2+对臭氧液相氧化SO2的影响.采用标准碘量法测定了O3浓度曲线.实验比较了添加Mn2+前后吸收液对SO2的脱除效率,并研究了O3与SO2摩尔比([O3]/[SO2])、Mn2+浓度对SO2脱除效率的影响.在[O3]/[SO2]=0.5、未添加Mn2+时O3对SO2的氧化效率为35%,而添加Mn2+后的氧化效率达到70%.随着[O3]/[SO2]的增大,SO2脱除效率逐渐增加,而且脱除效率也随Mn2+浓度的增加而增加,合适的Mn2+浓度范围为1.2×10-2~1.2×10-1mol/L.     

Influence of SO2 in incineration flue gas on the sequestration of CO2 by municipal solid waste incinerator fly ash

The influence of CO2 content and presence of SO2 on the sequestration of CO2 by municipal solid waste incinerator(MSWI) fly ash was studied by investigating the carbonation reaction of MSWI fly ash with different combinations of simulated flue gas.The reaction between fly ash and 100% CO2 was relatively fast;the uptake of CO2 reached 87g CO2/kg ash,and the sequestered CO2 could be entirely released at high temperatures.When CO2 content was reduced to 12%,the reaction rate decreased;the uptake fell to 41g CO2/kg ash,and 70.7% of the sequestered CO2 could be released.With 12% CO2 in the presence of SO2,the reaction rate significantly decreased;the uptake was just 17g CO2/kg ash,and only 52.9% of the sequestered CO2 could be released.SO2 in the simulated gas restricted the ability of fly ash to sequester CO2 because it blocked the pores of the ash.     

活性焦表面化学性质对其脱硫性能的影响

在氧气及水蒸汽存在的情况下 ,烟道气中低浓度的SO2 被活性焦吸附并被催化氧化为硫酸 .考察了活性焦表面化学性质对其脱硫性能的影响 .结果表明 ,活性焦的微孔面积及表面碱性位含量是影响其脱硫能力的主要因素 .同时 ,由XPS数据可知 ,随着活性焦表面的氧含量的减少 ,离域π电子 (Cπ)趋于活跃 ,活性焦的碱性增加 ,证实了碳原子平面层上的离域π电子 (Cπ)是影响活性焦脱硫能力的主要因素 .     

臭氧液相氧化同时脱硫脱硝实验研究

在自制的鼓泡反应器上对臭氧(O_3)液相氧化分别脱硫脱硝技术进行了实验研究.结果表明,液相中O_3对NO能够有效氧化,SO_2的存在对NO的脱除具有一定的负面影响,而pH值对NO的脱除率影响较小.[O_3]/[NO]=1.1时,NO脱除率可达到89.6%.pH在3～11范围内,NO脱除率达80%以上.温度在20～65℃范围内,NO脱除率不发生明显变化.结合尾部洗涤装置后,可有效脱除SO_2和NOx,脱硫效率几乎达到100%,在[O_3]/[NO]=1.1时,可获得84.2%的脱硝效率.     

O3-NH3协同活性焦脱硫脱硝的均相预反应特性研究

为进一步提高活性焦脱硫脱硝性能,提出臭氧（O₃）预氧化协同喷氨（NH₃）的工艺优化思路.通过在固定床上开展相关均相反应实验,研究外部引入的O₃、NH₃对NO_x、SO₂的反应特性.结果表明,O₃对NO的氧化反应为逐级过程,随着O₃/NO物质的量比增大,O₃将NO依次氧化为NO₂和N₂O₅.O₃对SO₂的均相氧化作用十分有限,O₃/SO₂=1时SO₂氧化率低于5.0%.在O₃预氧化条件下喷入NH₃后,O₃/NH₃=1时约有6.7%的O₃消耗量;当O₃/NO=1时,预氧化产物NO₂含量显著下降,同时NO排放浓度小幅上升;当O₃/NO=1.5时,NO_x排放水平与未喷入NH₃条件时相当.在O₃和NH₃协同作用下,SO₂的氧化率显著提高,推测此时脱硫反应产物为更加稳定的NH₄HSO₄或（NH₄）₂SO₄.O₃-NH₃协同脱硫脱硝反应中,O₃/NO不超过1时,NH₃-NO₂和NH₃-SO₂反应同时发生,提高NH₃引入量能够同时提高脱硫率和脱硝率.O₃/NO > 1时,NH₃-N₂O₅反应优先级最高,N₂O₅对NH₃的消耗抑制了NH₃-SO₂脱硫反应发生.仅运用O₃预氧化和NH₃协同作用方式的脱硫脱硝效率较为有限,但对烧结烟气中氮、硫污染物的形态的改变产生重要影响.     

管式反应器石灰雾液脱硫的数学模拟

建立的一维管式反应器雾液脱硫模型是对蒸发和吸收过程的耦合，以膜理论为基础的吸收机理同时考虑了含硫组分的离解、扩散、反应和固体颗粒的溶解。参数敏感性分析表明，对系统脱硫率影响最显的是出口干湿球温差，石灰颗粒粒度和入口ＳＯ２浓度、传质过程的分析表明，反应开始阶段液膜扩散和固体溶解阻力均存在，而气膜扩散在整个反应过程中都起着重要作用。