活性炭吸附还原NO的动力学研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 燃烧学 学术会议论文 编号：094092 活性炭吸附还原NO 的动力学研究 尹艳山，张军，盛昌栋 （东南大学能源与环境学院，南京210096 ） （电话：025；Email ：c.d.sheng@seu.edu.cn ） 摘要：利用固定床反应系统研究了活性炭在50～600 ℃范围内脱除NO 的动力学行为。结果表明温度 对活性炭脱除NO 的能力有重要的影响，在低于300 ℃时NO 在活性炭表面产生化学吸附，其吸附动 力学很好的遵循 Elovich 方程。活性炭的吸附量随着温度升高大体上先逐渐减小而后逐渐增大，50～ 120 ℃和150～300℃范围内的初始表观活化能分别为10.3 和-20 kJ/mol 。在400～600 ℃时，活性炭对 NO 的还原起主导作用但同时存在NO 的化学吸附，反应表观活化能为60.1 kJ/mol，温度升高明显有 利于活性炭对NO 的还原。 关键词：活性炭，吸附，还原，NO ，动力学 0 引言 燃煤电厂烟气排放出大量的氮氧化物，因此NOx 的污染防治变得尤为迫切。有研究 表明NO 在碳质材料表面发生低温时的化学吸附和高温下的还原反应，因此活性炭、活 性炭纤维、煤焦、生物质焦和酚醛树脂焦等碳质材料被广泛用于吸附还原NO 的机理研 究[1-10] 。在众多的碳质材料中，活性炭廉价易取，具有疏松多孔的内部结构，产生可观 的微孔孔容和比表面积，表面含有碳氧络合物，对气体污染物具有较高的吸附效率并且 容易解吸再生循环利用，因此国内外研究者针对活性炭（催化）吸附还原NO 进行了大 量研究[2, 8, 11-15] 。活性炭材料的孔隙结构、表面物理化学特性、温度、烟气组分和空速 等条件都对NO 脱除效率产生重要影响。 本文利用一种煤基活性炭在NO/Ar 气氛下研究活性炭吸附还原NO 的动力学变化， 利用低温N2 吸附法测定活性炭的BET 表面积和孔径分布，基于石英管固定床反应系统 研究低温下（50～300 ℃）NO 在活性炭表面的化学吸附特性和高温下（400～600 ℃） 活性炭对NO 的还原特性。利用Elovich 动力学方程描述低温化学吸附的吸附量和吸附 常数以及吸附表观活化能，利用一级反应速率方程描述高温下稳态还原反应的速率常数 和反应表观活化能，基于动力学的变化揭示了随着温度升高活性炭对NO 的作用由化学 吸附到还原反应的转变。 1 实验 1.1 活性炭的孔结构 利用美国麦克公司生产的 ASAP 2020M 全自动比表面积及孔隙度分析仪，在低温 N2 吸附条件下(77 K)，测定活性炭材料的表面积和孔隙结构，分别利用BET 方程和BJH 基金项目：国家973 项目(2006CB200302) 方法计算活性炭的比表面积和孔径分布，活性炭的孔结构数据如表1 和图1 所示。 表1 活性炭的孔结构参数 比表面积 总孔容 微孔孔容 平均孔径 （m2 3 3 /g ） （cm /g ） （cm /g ） （nm ） 842 0.43 0.31 2.04 0.07 0.06 0.05