کاربرد فیبر کربن فعال در گوگردزدایی و نیترات زدایی

Compared with conventional activated carbon, activated carbon fiber has obvious advantages in physical and chemical properties. As a nano-porous adsorption material, activated carbon fiber has a slender fiber structure with a diameter of about 20μمتر و استحکام بالا و قابل پردازش به اشکال مختلف (مانند نمد، پارچه و غیره) است. سطح ویژه تا 2000 متر مربع در گرم، سطح آن صد یا حتی هزار برابر کربن فعال است، بنابراین جذب و ظرفیت کاتالیزوری را به شدت افزایش می دهد. از آنجا که منافذ آن منافذ سطحی در مقیاس نانو هستند (& lt;2 نانومتر)، از نظر کمیت فراوان و از نظر آرایش یکنواخت، که نه تنها می تواند مقاومت انتشار گاز را در فرآیند جذب کاهش دهد، بلکه به راحتی فیبر کربن فعال را بازسازی می کند. در فرآیند دفع

به دلیل غنی شدن نانو منافذ روی سطح فیبر کربن فعال (اثر غربال مولکولی)، می تواند غلظت فوق العاده کم SO2 را حذف کند که حتی فرآیند گوگرد زدایی مرطوب فعلی با بالاترین راندمان گوگردزدایی نیز قابل انجام نیست، نه تنها می توان از آن برای گوگرد زدایی و نیتراسیون گاز دودکش نیروگاه استفاده کرد، اما همچنین می تواند برای بهبود محیط در تقاطع های شلوغ، پارک ها و مکان های دیگر استفاده شود. علاوه بر این، فرآیند دنیتاسیون نیازی به افزودن واکنش دهنده های اضافی ندارد، می تواند به گوگرد زدایی و نیترات زدایی همزمان دست یابد، اقتصاد جامع بهتر از کربن فعال است. این روش به دلیل مزایای فرآیند ساده، عدم آلودگی ثانویه و استفاده از منابع تجدیدپذیر، به نقطه داغی در تحقیقات حفاظت از محیط زیست در سراسر جهان تبدیل شده است.

1. اصل گوگردزدایی فیبر کربن فعال

با توجه به اینکه فیبر کربن فعال دارای عملکرد جذب غیر قابل مقایسه با کربن فعال معمولی است، چشم انداز کاربرد وسیعی برای حذف SO2 دارد. اصل واکنش حذف مداوم SO2 از گاز دودکش توسط فیبر کربن فعال در شکل 1 نشان داده شده است. پس از جذب روی فیبر کربن فعال، SO2 در حضور اکسیژن به SO3 کاتالیز می شود. سپس SO3 با بخار آب موجود در گاز دودکش واکنش می دهد و اسید سولفوریک تشکیل می دهد که توسط آب تراکم بیش از حد روی فیبر کربن فعال شسته می شود، بنابراین محل جذب SO2 خالی می شود و SO2 ایجاد می شود. چرخه جذب، هیدراتاسیون اکسیداتیو و دفع اسید سولفوریک به طور مداوم ادامه می یابد. که نه تنها می تواند از تلفات و کاهش فعالیت مواد کربنی به دلیل سایش یا بازسازی جلوگیری کند، بلکه از بازسازی مکرر مواد کربنی نیز جلوگیری کرده و در نتیجه هزینه عملیات را کاهش می دهد.

2.Removal of NOx

NOx نیز یکی از مواد اصلی آلودگی هوا است. حذف NOx از گاز دودکش توسط فرآیند احیای کاتالیستی انتخابی NH3 (SCR) به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است و کاتالیزورهای رایج مورد استفاده اکسیدهای فلزی، زئولیت و کربن فعال هستند. برای اطمینان از سرعت حذف NOx بالا، کاتالیزور اکسید فلز و کاتالیزور زئولیت باید در محدوده دمایی 180 تا 330 استفاده شود.℃دمای خیلی بالا، NH اکسید می شود. دمای پایین باعث فعالیت کم کاتالیزور می شود. نقطه ضعف فرآیند SCR این است که گاهی اوقات نیاز به گرم کردن مجدد گاز دودکش است. پس از عملیات فعال سازی اسید سولفوریک، فیبر کربن فعال مبتنی بر آسفالت کاهش کاتالیزوری انتخابی NOx در گاز دودکش را انجام می دهد. هنگامی که محتوای اکسیژن در گاز کمتر از 10٪ باشد، فعالیت کاهش کاتالیزوری انتخابی NOx بسیار بهبود می یابد. I. Mochida و همکاران. به طور سیستماتیک عملکرد کاتالیزوری مجموعه‌ای از الیاف کربن فعال مبتنی بر آسفالت را مطالعه کرد و دریافت که یک فیبر کربن فعال می‌تواند NO را در گاز دودکش به کمتر از 10 میلی‌لیتر بر متر مکعب در دمای اتاق کاهش دهد. در همان زمان، این مطالعه همچنین نشان داد که پس از عملیات حرارتی با دمای بالا، فیبر کربن فعال فعالیت بیشتری دارد.

M. شیراهما و همکاران اوره را روی فیبر کربن فعال در دمای اتاق بارگذاری کرد و NO را در هوای احیاکننده حذف کرد، که می‌توانست NO را از 50 به 1000 میلی‌لیتر بر متر مکعب به نیتروژن کاهش دهد و می‌توانست تا زمانی که اوره به طور کامل مصرف شود به کاهش ادامه دهد.

3. جهت تحقیق از گوگردزدایی فیبر کربن فعال خارج از انبار

در مقایسه با سایر روش‌های گوگردزدایی و نیترات زدایی، گوگردزدایی و نیترات زدایی فیبر کربن فعال دارای مزایای فرآیند ساده، عدم آلودگی ثانویه، استفاده تجدیدپذیر از منابع است و چشم‌انداز کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد. با این حال، تحقیقات اساسی زیادی در مورد مکانیسم واکنش، تهیه و اصلاح فیبر کربن فعال و گوگرد زدایی و نیتراسیون همزمان وجود دارد. علاوه بر این، در بعد عملی، طراحی فرآیند نیز محتوای تحقیقات بعدی است. بنابراین، جهت گیری های اصلی تحقیقاتی گوگردزدایی فیبر کربن فعال و نیترات زدایی در آینده را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

(1) مکانیسم داخلی گوگرد زدایی و نیتراسیون فیبر کربن فعال، به ویژه رابطه بین گروه های عملکردی سطح و عملکرد گوگرد زدایی و نیتراسیون.

(2) Modification method of activated carbon fiber;

(3) تعامل بین گوگرد زدایی فیبر کربن فعال و نیترات زدایی، و بهینه سازی شرایط گوگرد زدایی و نیترات زدایی.