固體吸附劑對(duì)煙氣的治理-華南師范大學(xué)-精品課程建設(shè)網(wǎng)

1、固體吸附劑對(duì)煙氣的治理岑永健 024424430(華南師范范大學(xué) 化學(xué)與與環(huán)境學(xué)學(xué)院 廣廣東廣州 51000000)摘要：由于于我國(guó)工工業(yè)能源源的主要要原料是是煤炭，因因此無(wú)可可避免的的會(huì)被燃燃煤煙氣氣中的各各種污染染物質(zhì)所所困擾。本本文從幾幾個(gè)方面面淺析了了幾種利利用固體體吸附劑劑來(lái)治理理煙氣的的方法。關(guān)鍵詞：固固體吸附附劑；煙煙氣；痕痕量重金金屬；脫脫硝；脫脫硫1.前言煤炭是重要要的燃料料和化工工原料，即使在在石油占占據(jù)了能能源主導(dǎo)導(dǎo)地位的的年代，煤炭的的作用仍仍不能忽忽視。美美國(guó)每年年產(chǎn)煤110000Mt，用于發(fā)電的就占了約800Mt，煤炭在美國(guó)電力工業(yè)所用的各種燃料中所占的比例也最大。

2、煤炭在我國(guó)電力工業(yè)和化學(xué)工業(yè)中也扮演了突出的角色。我國(guó)1994 年發(fā)電0. 911012kWh，其中火力發(fā)電占80%，煤炭約400Mt；2000年發(fā)電量達(dá)到1.51012kWh，耗煤量將從產(chǎn)煤量的40%增加到70%以上1,2 。這些都說(shuō)明煤炭在電力工業(yè)中所起的重要作用是其他燃料無(wú)法替代的。大量的排放放物灰塵塵、SOO2、Noxx所引起起的溫室室效應(yīng)、酸酸雨和臭臭氧層破破壞等環(huán)環(huán)境污染染已成為為國(guó)內(nèi)外外一致關(guān)關(guān)切的、影影響人類類生存環(huán)環(huán)境的嚴(yán)嚴(yán)重問(wèn)題題。近年年來(lái)燃煤煤鍋爐產(chǎn)產(chǎn)生的有有毒痕量量元素對(duì)對(duì)環(huán)境的的危害亦亦越來(lái)越越被人們們所關(guān)注注。33各種種治理大大氣污染染的技術(shù)術(shù)已成為為各國(guó)環(huán)環(huán)保工作

3、作者最緊緊迫的使使命。2.脫硝除除硫由于煤炭的的廣泛應(yīng)應(yīng)用,造成了了空氣中中大量存存在著SSOx 和NOxx 氣體體。SOO2 排放量量中900%來(lái)源源于燃煤煤煙氣;NOxx 排放放量中660%來(lái)來(lái)源于燃燃煤煙氣氣。硫氧氧化物(SOxx ,一一般988%99%為SO2,其余為為SO3) 和氮氮氧化物物(NOOx 一一般900 %99. 5 %為NO ,其余余為NOO2) 的排排放是形形成酸雨雨的主要要原因,它們對(duì)對(duì)人類健健康和自自然界的的生態(tài)平平衡造成成極大的的危害。4.52.1 炭炭質(zhì)材料料吸附法法如圖1所示示,給出活活性炭聯(lián)聯(lián)合脫硫硫硝工藝藝的全過(guò)過(guò)程,它主要要由吸收收、解吸吸和硫回回收三

4、部部分組成成6 。進(jìn)進(jìn)入吸收收塔的煙煙氣溫度度在12201600之間時(shí)時(shí)具有最最高的脫脫除效率率。如圖圖2所示,SSO2的脫除除率可達(dá)達(dá)到988%左右右,NOOx的脫脫除率在在80%左右7110。吸收收塔內(nèi)由由上下兩兩段組成成。活性性炭在重重力的作作用下，從從第二段段的頂部部下降至至第一段段的底部部。煙氣氣由下而而上流過(guò)過(guò),流經(jīng)吸吸收塔的的第一段段時(shí)SOO2被脫除除,流經(jīng)第第二段時(shí)時(shí),噴入氨氨除去NNOx。圖1 活活性炭工工藝聯(lián)合合脫除SSO2/ NNOx 裝置系系統(tǒng)示意意圖炭質(zhì)吸附材材料主要要是活性性炭和活活性焦,目前日日本最新新煙道氣氣脫硫脫脫硝技術(shù)術(shù)就是用用活性炭炭纖維(ACFF) 來(lái)來(lái)

5、處理11,這種脫脫硫脫硝硝法在常常溫下進(jìn)進(jìn)行,副產(chǎn)物物硫酸、硫硫酸鹽及及硝酸、硝硝酸鹽可可以回收收利用。2.2氧化化銅吸附附法二十世紀(jì)770年代代由美國(guó)國(guó)PETTC(PPitttsbuurghh Eneergyy Teechnnoloogy Cennterr)以CuOO/-All2O3作為吸吸附劑對(duì)對(duì)同時(shí)脫脫除煙道道氣中NNOx和和SO2進(jìn)行了了研究,考察了了吸附溫溫度、流流化床床床層溫度度等各種種因素的的影響12.13。在我我國(guó),中國(guó)科科學(xué)院山山西煤炭炭化學(xué)研研究所煤煤轉(zhuǎn)化國(guó)國(guó)家重點(diǎn)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室室也對(duì)此此方法進(jìn)進(jìn)行了研研究,但其所所采用的的載體為為活性炭炭14。CuO/-All2O3吸附- 催化

6、脫脫除SOO2、NOxx過(guò)程的的機(jī)理如如下:CuO + SOO2 + 1/ 2O22 CuuSO444NO + 4NNH3 + O2 4NN2 + 6H22O2NO2 + 44NH33 + O2 3NN2 + 6H22OCuSO44 + 1/ 2CHH4 Cuu + SO22 + 1/ 2COO2 + H2OCu + 1/ 2O22 CuuO在眾多煙氣氣除硫技技術(shù)當(dāng)中中，活性性炭法是是比較成成熟的，在在國(guó)內(nèi)外外都有商商業(yè)化運(yùn)運(yùn)行的裝裝置。3. 痕量量重金屬屬 目目前國(guó)內(nèi)內(nèi)外電站站廣泛使使用分級(jí)級(jí)燃燒這這種燃燒燒方式以以降低氮氮氧化物物的排放放,但是分分級(jí)燃燒燒對(duì)重金金屬影響響以及分分級(jí)燃燒燒時(shí)

7、固體體吸附劑劑對(duì)重金金屬元素素排放的的影響國(guó)國(guó)內(nèi)外還還鮮見報(bào)報(bào)道。煤中的痕量量元素，在在煤燃燒燒過(guò)程中中，隨著著溫度的的升高，痕痕量元素素如Hgg、Pb、Cr、Cd等會(huì)會(huì)揮發(fā)出出來(lái)并附附著在亞亞細(xì)微米米顆粒上上，隨之之排入大大氣中，對(duì)對(duì)生態(tài)環(huán)環(huán)境和人人體造成成危害。亞亞細(xì)微米米顆粒在在大氣中中主要以以氣溶膠膠形式存存在，不不易沉降降，其化化合物不不易被微微生物降降解，可可以在人人體內(nèi)沉沉積，并并可以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為毒毒性很大大的有機(jī)機(jī)化合物物15。國(guó)內(nèi)外研究究表明固固體吸附附劑對(duì)煙煙氣中的的重金屬屬蒸氣的的清除非非常有效效. 吸附附過(guò)程是是一個(gè)包包含有吸吸附、凝凝結(jié)、擴(kuò)擴(kuò)散和化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)的復(fù)雜雜過(guò)程1

8、619 .比比較成熟熟的做法法是在煤煤燃燒中中添加固固體吸附附劑來(lái)捕捕獲重金金屬。美國(guó)的T.C.HHo等20曾在流流化床燃燃燒器中中進(jìn)行了了固體吸吸附劑的的相關(guān)實(shí)實(shí)驗(yàn)，指指出流化化床中痕痕量元素素的吸附附效率在在一定的的條件下下可以達(dá)達(dá)到955%，而而且對(duì)CCd和Pb的吸吸附效果果石灰石石要好于于沙子和和氧化鋁鋁。M.V.SScottto等等21研究了了固體吸吸附劑對(duì)對(duì)Cd和Pb的吸吸附機(jī)理理，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)表明選選用的兩兩種吸附附劑（高高嶺土和和鋁土礦礦）對(duì)PPb的吸吸附效果果很好，而而對(duì)Cdd而言，鋁鋁土礦的的吸附效效果好于于高嶺土土。華中科技大大學(xué)煤燃燃燒國(guó)家家重點(diǎn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室22的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)選用高高嶺

9、土、CaCO3和Al2O33作為吸吸附劑。（高高嶺土的的主要成成份是SSiO22、Al22O3 和少量量的Fee2O33），煤煤則選用用了河南南平頂山山煙煤和和焦作無(wú)無(wú)煙煤及及貴州六六盤水貧貧煤。其其實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)果見表表2。表2 灰中中痕量元元素的含含量(g/gg)Tab. 2 Thhe cconttentt off trracee ellemeentss inn assh (g/gg)從表2可以以看出氧氧化鋁、石石灰石和和高嶺土土對(duì)Crr 有很很好的吸吸附效果果，在煙煙煤中尤尤為明顯顯。而對(duì)對(duì)Cd 的吸附附效果不不明顯，Cd大部分隨煙氣逸散入大氣中。高嶺土對(duì)Pb 有很好的吸附作用，在煙煤中添加高

10、嶺土有90.16%的Pb 留在了灰中，而未添加吸附劑時(shí)這一比例為21.38%。Hg最易揮發(fā)，幾乎全部隨煙氣排出，在飛灰和底灰中幾乎沒(méi)有。4.二氧化化碳以色列Soolmeecs有有限公司司已開發(fā)發(fā)出一種種從氣流流(如粉粉體工廠廠煙道氣氣)中萃萃取二氧氧化碳的的新工藝藝。被稱為CTTSA的的工藝是是以Soolmeecs開開發(fā)出來(lái)來(lái)的合適適的固體體吸附劑劑為基礎(chǔ)礎(chǔ)的。這這種高空空隙率化化合物在在4565溫度下下,通過(guò)化化學(xué)吸附附可從氣氣流中脫脫除COO2。在10001255的溫度度下可以以通過(guò)活活性中心心的再生生解吸CCO2 。該工藝的總總投資大大約為6600 美元/(t(CCO2/ hh),而傳統(tǒng)

11、統(tǒng)胺解吸吸工藝則則需要9900美美元。與與使用胺胺類的33540美元元/t相比比較,萃取成成本大約約低于220美元元/t CO22。成本本降低的的原因主主要是設(shè)設(shè)備簡(jiǎn)單單,動(dòng)力能能耗低。Solmecs已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上試驗(yàn)了該工藝,并計(jì)劃于今年建成150m3/h的中試工廠。235.結(jié)論 固固體吸附附劑在對(duì)對(duì)燃煤煙煙氣的治治理方面面起到了了很大的的作用，當(dāng)當(dāng)中既有有能應(yīng)用用于商業(yè)業(yè)運(yùn)作的的成熟技技術(shù)，也也有剛剛剛投產(chǎn)的的新型技技術(shù)。中中國(guó)作為為燃煤大大國(guó)，在在這方面面有著廣廣闊的前前景和發(fā)發(fā)展空間間。目前前生態(tài)環(huán)環(huán)境日益益惡化，人人們對(duì)保保護(hù)地球球，綠色色產(chǎn)品與與綠色技技術(shù)的呼呼聲日益益高漲，固

12、固體吸附附劑在環(huán)環(huán)保領(lǐng)域域中的應(yīng)應(yīng)用將會(huì)會(huì)進(jìn)一步步發(fā)展。參考文獻(xiàn)1王漢臣臣.大氣保保護(hù)與能能源利用用M.北京京:中國(guó)環(huán)環(huán)境科學(xué)學(xué)出版社社,19992.2繆應(yīng)祺祺.全球大大氣污染染與工業(yè)業(yè)防毒技技術(shù)JJ.江江蘇工學(xué)學(xué)院學(xué)報(bào)報(bào),19992,13(44):992-996.3張振桴桴,樊金串串,晉菊芳芳等.煤中砷砷,鉛,鈹,鉻等元元素的存存在狀態(tài)態(tài).燃料化化學(xué)學(xué)報(bào)報(bào),19992,20 (2) :22062111.4 化工工部造紙紙化學(xué)信信息站.造紙化化學(xué)品.19994,(4):175劉程.表面活活性劑應(yīng)應(yīng)用手冊(cè)冊(cè).北京:化學(xué)工工業(yè)出版版社,119955,444346116 ITTOY,FUJJIMOO

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