活性炭對大氣中的二氧化硫吸附法主要體現(xiàn)為物理吸附和化學(xué)吸附。大氣中的二氧化硫是污染空氣的較大有害成分,是形成酸雨的主要因素。1997年我國工業(yè)系統(tǒng)排放的二氧化硫有害廢氣高達(dá)1882萬噸。燃燒燃料和工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化硫廢氣可分為兩類:有色冶煉廠等排放的高濃度廢氣,都以接觸氧化法回收硫酸;火電廠等的鍋爐煙氣量大、二氧化硫濃度低,大都為0.1%-0.5%。如不予治理排放,將嚴(yán)重污染空氣。
煙氣脫硫技術(shù)有兩百多種,目前火電廠應(yīng)用的僅約十種,常用的有濕式石灰石-石膏工藝、噴霧干燥工藝、爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕工藝、循環(huán)流化床工藝等。應(yīng)用活性炭治理工藝也在不斷開發(fā),已有較成熟的工業(yè)應(yīng)用�;钚蕴繉煔庵械亩趸蛭�,在低溫(20-100℃)主要是物理吸附;在中溫(100-160℃) 主要是化學(xué)吸附,活性炭表面對二氧化硫和氧的反應(yīng)具有催化作用,生成三氧化硫,從而與水生成硫酸;在高溫(> 250℃)幾乎全是化學(xué)吸附。
吸附二氧化硫的活性炭,由于表面被生成的硫酸所覆蓋,活性炭吸附能力下降,需要再生;用水洗法洗出活性炭中的硫酸,再將活性炭干燥;或用加熱法使硫酸與炭反應(yīng),還原為二氧化硫,從富集的二氧化硫中制造硫酸或硫黃。通過回收、濃縮成70%的硫酸,也可制磷肥。
采用活性炭吸附塔治理二氧化硫廢氣時(shí),入口二氧化硫濃度3200mL/m3,效率>90%,活性炭吸附量>12.3g/100g活性炭。活性炭浸漬含碘物作為催化劑,用于煙氣脫硫的優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)過程中的碘能將二氧化硫催化氧化為硫酸,將碘還原為碘化氫,碘化氫在活性炭上氧化為碘,從而循環(huán)反應(yīng),大大提高了活性炭對二氧化硫的吸附量。炭表面形成了活性,從而促進(jìn)催化氧化的進(jìn)行。
通過測定不同時(shí)間活性炭上三氧化硫的蓄積量的,結(jié)果發(fā)現(xiàn)整個(gè)過程可分為兩個(gè)不同反應(yīng)機(jī)理的階段,在三氧化硫蓄積量小的情況下,三氧化硫?qū)Χ趸蚝脱醯奈讲划a(chǎn)生影響;在三氧化硫蓄積量達(dá)到一定程度后,則成為一種阻抑物。國外煙氣脫硫的吸附床型有多種,例如:日立工藝用固定床,Westvco工藝用沸騰床,住友工藝、BF工藝用移動(dòng)床,其中以移動(dòng)床工藝較為成熟,這種方法在再生時(shí)產(chǎn)生大量稀硫酸及高濃度的二氧化硫,可通過現(xiàn)有的成熟工藝將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱螯S或濃硫酸等化工產(chǎn)品,它是一種除塵和脫疏率高且不產(chǎn)生二次污染的技術(shù),值得我國借鑒和開發(fā)。
脫除廢氣中的二氧化硫也可應(yīng)用裝填活性炭的滴流反應(yīng)器。影響反應(yīng)器性能的主要操作參數(shù)是氣體空速、床層溫度、操作周期、液體噴淋時(shí)間占整個(gè)周期的百分比以及噴淋液中的硫酸濃度。在較低的床層溫度下,升高溫度有利于二氧化硫的脫除,而在較高溫度下由于氣體溶解度的下降和床層過快失水,使溫度的影響不顯著。