固廢制備高效煙氣吸附劑及性能表征

發(fā)布時(shí)間：2020-04-12 19:07

【摘要】：本文通過以粉煤灰、電石渣和精煉廢渣三種工業(yè)固廢為原料,再輔以機(jī)械研磨、微波改性和堿液浸漬的改性手段制備燒結(jié)煙氣高效吸附劑,研究了吸附劑的性質(zhì)、吸附特性和吸附動(dòng)力學(xué),實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)煙氣快速高效脫硫脫氮的目的。首先,利用正交實(shí)驗(yàn)法設(shè)計(jì)了水浴加熱水化和微波加熱水化兩種制備方法,采用極差法分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,綜合考慮吸附劑的最佳脫除率和經(jīng)濟(jì)性,選擇更合適的制備方案。通過實(shí)驗(yàn)可知,兩種方法制備的最佳吸附劑的脫硫率均能達(dá)到98%以上,脫氮率能達(dá)到92%以上,微波加熱水化法相比水浴加熱水化法在耗電方面降低了3.3 kW·h,制備時(shí)間上縮短了11.5 h;微波加熱水化法的最佳條件為:粉煤灰和電石渣比例為1.0,精煉廢渣比例為50%,微波水化功率為400 W,微波水化時(shí)間為1 h,粉煤灰和電石渣比例是主要影響因素。其次,對(duì)微波加熱水化法制備的最佳吸附劑進(jìn)行了性能表征和吸附特性研究。結(jié)果表明,最佳吸附劑表面粗糙,孔隙和CaO分布均勻,微孔面積和微孔容積分別為8.5041 m~2·g~(-1)和0.00132 cm~3·g~(-1);粉煤灰和電石渣比例由0.5增加到1.0時(shí),微孔面積提高了約4倍,而當(dāng)其增加至2.0時(shí),微孔面積降低約98%;當(dāng)精煉廢渣比例的由30%增加到50%,吸附劑比表面積約下降33%,而當(dāng)精煉廢渣比例增大至80%時(shí),比表面積下降了約65%;在CaO_2的作用下,吸附過程發(fā)生了強(qiáng)化學(xué)吸附,吸附溫度在150~200℃時(shí)高效脫硫時(shí)間約為16 min,而當(dāng)吸附溫度提高到200~250℃時(shí)高效脫硫時(shí)間約為增加了3 min;微波場(chǎng)的作用有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行,但吸附溫度在110℃左右,提高微波輸出功率可促進(jìn)吸附反應(yīng)的進(jìn)行。最后,利用二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型分析了常規(guī)加熱和微波場(chǎng)下吸附劑的吸附行為,明確了吸附過程的限速環(huán)節(jié)。結(jié)果表明,常規(guī)加熱和微波場(chǎng)下吸附劑快速高效脫硫階段二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合度分別為0.991和0.989,此階段的主要控速環(huán)節(jié)是化學(xué)反應(yīng);常規(guī)加熱吸附過程更符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)的描述,其擬合度分別為:脫硫0.990,脫氮0.989,化學(xué)反應(yīng)對(duì)吸附速率起主要影響;微波場(chǎng)的存在增強(qiáng)了吸附反應(yīng),整體吸附過程更符合顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型,其擬合度分別為:脫硫0.989,脫氮0.992,此時(shí)主要控速環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)擴(kuò)散。
【圖文】：

固廢制備高效煙氣吸附劑及性能表征