碳材料烟气脱硝综述之活性半焦
炭材料(活性炭、 活性焦、 活性炭纤维等)因其特有的吸附催化特性,已成为干法烟气脱硝使用的吸附剂,此工艺具有较高的竞争力和较大的发展空间,是一种具有发展前景的脱硝工艺。目前活性炭基材料吸附剂可归结为 4 类:活性炭、 活性焦、 活性炭纤维和活性半焦。
活性半焦是以褐煤热解副产半焦为原料,经过改性而制得,它以原料资源丰富、 价格便宜、 强度高等特点,受到研究者普遍重视。
半焦(俗称兰炭)是弱粘性煤低温干馏(指采用较低的加热终温(500~600 ℃),使煤在隔绝空气条件下,受热分解生成半焦、 低温煤焦油、 煤气和热解水等过程。)所得的可燃性固体产物,色黑多孔,主要成分是碳、 灰分和挥发分。因尚未热解完全,内部含有较多的氢和氧,较丰富的孔隙及表面结构。多数学者研究表明,制备半焦的原煤性质及工艺条件对其性能有很大的影响。
与常规活性炭不同,活性半焦是一种综合强度(耐压、 耐磨损、 耐冲击)比活性炭高、 比表面积比活性炭小的吸附材料。与活性炭相比,活性焦具有更好的脱硫、 脱硝性能,且使用过程中,加热再生相当于对活性焦进行再次活化,使其脱硫、 脱硝性能还会有所增加。
通过等对相同制备条件下3种不同挥发分含量的煤制得的活性半焦脱硫剂进行了比较,得出结论为:原料煤的挥发分含量越高,其热解所得活性半焦脱硫剂的比表面积越大、 脱硫活性越好。这也表明煤中较高挥发分含量和氧含量有益于活性焦脱硫能力的提高,前者对活性焦孔隙结构的发展有利,后者则可能提高活性焦表面碱性位含量。
同时,有资料指出煤被加热到 300 ℃~600 ℃时,所含挥发分被大量赶出而形成无数封闭的小孔;随着温度的升高,这些小孔逐渐被打开并扩展成较大的孔,促使半焦比表面积增加,温度在 700 ℃~800 ℃时,其孔体积和比表面积都将达到最大值;之后,如果温度继续升高,则由于孔洞的萎缩和塌陷将导致半焦的孔容和比表面积降低。
经过考察制备条件对活性半焦微孔及活性半焦脱硫能力的影响,认为炭化温度较低时,活化温度升高、 时间延长会使活性半焦脱硫能力增加。并提出活化温度为850 ℃~950 ℃,活化时间 60~90 min 且活化气体为水蒸气时,活性焦比表面积较大,表面碱性基团所占比重高。
另外还有资料报道:活化温度越高,活性焦的细孔容积越大;活化温度越低,活性焦的过渡孔、 大孔的容积越大。

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