O carbono ativado tem uma estrutura de poros altamente desenvolvida e uma enorme área de superfície específica, por isso tem uma forte adsorção, juntamente com a superfície de carbono ativado contém múltiplos grupos funcionais contendo oxigênio, por isso é um excelente adsorbent, catalisador e catalisador portador.
1.Princípio da dessulfurização ativada de carbono
A adsorção deativadocarbono para SO2 inclui adsorção física e adsorção química. Quando não há vapor de água e oxigênio no gás da chamina, a adsorção física ocorre principalmente, e a quantidade de adsorção é pequena. Quando o gás de chaminocar contém vapor de água e oxigênio suficientes, a desulfurização ativada do gás de chaminócia de carbono é um processo de adsorção química e adsorção física. A adsorção física ocorre primeiro e, em seguida, oxidação catalítica de adsorvido DE SO2 na superfície de carbono ativado para H2 SO4 na presença de água e oxigênio.
2.Processo de reação de desulfurização de carbono ativado na presença de H2O
A dessulfurização ativada do gás de flua é diferente de outra tecnologia de dessulfurização de gás de flua. É uma tecnologia baseada na teoria tradicional da adsorção microporosa. No entanto, este processo de adsorção é muito diferente da tecnologia comum de purificação de água de adsorção industrial, porque envolve transferência de massa de adsorção de materiais de vários componentes, por isso seu processo de adsorção é muito complexo. Na presença de água, nas proximidades da superfície do carbono ativado, superfície, buraco, poros grandes e micro buraco, todos podem formar água, vapor, SO2, SO2-3, SO2-4, e outros componentes da mistura complexa, a presença dessas moléculas, ou íons e sua quantidade, ou podem promover a melhoria do desempenho da adsorção, ou pode ser ativada capacidade de adsorção de carbono. A participação do H2O muda fundamentalmente o mecanismo de reação do SO2 na superfície do carbono, e há muitas hipóteses sobre o processo de reação. Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros et al. acreditavam que SO2 e O2 competem por locais ativos. Entre as três possíveis reações de oxidação, apenas a seguinte fórmula pode ser realizada sem problemas: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, ou seja, apenas o oxigênio gasoso pode reagir com o SO2 adsorte.
Tamura acreditava que as moléculas de H2O, SO2 e O2 poderiam ser absorvidas por carbono ativado. Enquanto houvesse uma distância suficiente entre eles e uma certa configuração espacial, eles poderiam reagir diretamente uns com os outros e eventualmente gerar H2 SO4. Neste modelo teórico, a equação de oxidação é C - SO2 +C - O C - SO3 +C.
Zawadzki et al. acreditavam que a participação do H2O mudou o mecanismo de reação do SO2 na superfície do carbono, e a reação de oxidação não pôde ser realizada na ausência de H2O. Na presença de H2O, os grupos funcionais de piranona e elétrons π deslocalizados na superfície do carbono ativado reagem com moléculas de H2O para gerar H2O2, que pode oxidar o H2 SO3 formado após o SO2 ser dissolvido em água para H2 SO4.
Acreditamos que na presença de água, o número de locais eficazes de adsorção não é determinado pelo volume e número de microporos, e a teoria do enchimento de microporos não é adequada para a dessulfurização de carbono ativada com elução de água, mecanismo tamura e teoria lizzio não são adequados para esta tecnologia. A análise teórica de Zawadzki é uma explicação razoável. A superfície do carbono ativado deve seguir a seguinte equação: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.
3.Princípio da remoção de nitrogênio por carbono ativado
A tecnologia ativada de denitrificação de carbono pode ser dividida em método de adsorção, método de redução catalítica seletiva NH3 e método de redução de carbono quente. O método de adsorção utiliza a estrutura microporosa e grupos funcionais de carbono ativado para adsorb NOx, e oxida o NO com baixa reatividade ao NO2 com alta reatividade. No mecanismo de adutor de carbono ativado NOx, ainda há grandes diferenças entre os pesquisadores. O método de redução catalítica seletiva NH3 usa carbono ativado para adsorb NOx para reduzir a energia de ativação da reação entre NOx e NH3 e melhorar a taxa de utilização do NH3. Método de redução de carbono quente é o uso de carbono e reação NOx em alta temperatura para gerar CO2 e N2, a vantagem é que não há necessidade de catalisador, carbono sólido é barato, fonte larga, o calor gerado pela reação pode ser reciclado. No entanto, estudos cinéticos mostram que a reação entre O2 e carbono é mais cedo do que entre NOx e carbono, de modo que a presença de O2 no gás de chaminócio aumenta o consumo de carbono.
Os resultados mostram que a adsorção do SO2 sobre carbono ativado é principalmente adsorção química, e a eficiência de dessulfurização é de mais de 96% com a mistura de SO2 de alta pureza, vapor de ar e água para simular o gás de fluída industrial real. A mistura de NOx de alta pureza, ar e vapor de água é usada para simular o gás de fluída industrial real, e a adsorção de NOx por carbono ativado inclui adsorção física e adsorção química. Sob a condição de não haver gás SO2 no fluxo de gás, a eficiência de remoção de nitrogênio do carbono ativado é superior a 75% quando o carbono ativado atinge o equilíbrio dinâmico de adsorção. Uma mistura de so2 de alta pureza, NOx, ar e vapor de água foi usada para simular o gás de flauta industrial real. Quando o SO2 e o NOx estavam presentes no fluxo de gás, a capacidade de adsorção e o tempo de saturação de adsorção do carbono ativado aumentaram, enquanto a eficiência de dessulfurização, a velocidade de adsorção e o comprimento da banda de adsorção pouco mudaram. Devido à substituição do NO por SO2, a capacidade de adsorção NOx e o tempo dinâmico de equilíbrio de adsorção de carbono ativado diminuem bruscamente, a eficiência de remoção de nitrogênio é muito baixa, o comprimento da banda de adsorção NOx aumenta e a velocidade de adsorção diminui. Nem o SO2 nem o NOx ocupam o centro de adsorção ativo sozinho, mas coexistem no centro de adsorção ativo. O carbono ativado preferencialmente adsorbs SO2 seletivamente, e o NOx de adsorção física é substituído e resolvido pelo SO2. O NOx chemisorbed pode promover a adsorção de carbono ativado no SO2. Ao mesmo tempo, o SO2 também pode promover a adsorção de NOx por carbono ativado.
