活性炭國(guó)家專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭氧化催化脫除氣態(tài)二甲硫

　　由于有機(jī)化合物的衰變，許多設(shè)施都會(huì)排放氣態(tài)硫化合物，例如廢水處理設(shè)施或生物質(zhì)發(fā)電廠。氣態(tài)硫化合物主要是氨或三甲胺等氮堿性氣體、硫化氫或甲硫醇等含硫酸性氣體和二甲基硫醚等硫中性氣體。本研究研究了通過(guò)臭氧催化氧化去除氣態(tài)二甲硫，并使用浸漬有碘酸和H2SO4的活性炭作為催化劑。通過(guò)動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)行活性炭去除二甲硫能力的性能評(píng)估。

　　碘酸和無(wú)機(jī)酸浸漬活性炭的特點(diǎn)

　　在一系列實(shí)驗(yàn)中使用了用碘酸和無(wú)機(jī)酸浸漬的顆粒活性炭。根據(jù)測(cè)量粒度分布、堆積密度和甲苯吸附能力，和測(cè)量浸漬活性炭的pH值。粒度按篩子大小分類(lèi)。通過(guò)測(cè)量包裝在200mL容器中的浸漬活性炭的重量來(lái)計(jì)算堆積密度。通過(guò)將1/10甲苯蒸氣流到10g浸漬活性炭中，測(cè)量甲苯蒸氣吸附前后的重量差，計(jì)算出甲苯吸附容量。將3g浸漬活性炭加入300mL離子交換水中并搖動(dòng)30分鐘，制成活性炭樣品再進(jìn)行pH測(cè)量。圖1顯示了浸漬活性炭和活性炭的粒度分布。對(duì)于浸漬活性炭和活性炭，粒徑均為2.80-5.60毫米。這些粒徑通常是氣體處理的值。通過(guò)浸漬，堆積密度增加，甲苯吸附能力降低。這可能是由于浸漬材料滲入了孔隙。由于金屬的雜質(zhì)，活性炭的pH值呈堿性。由于酸解離，通過(guò)浸漬降低了pH值。

　　圖1：浸漬活性炭的粒度分布。

　　二甲硫的吸附實(shí)驗(yàn)裝置

　　使用動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)行臭氧催化氧化的表征。動(dòng)態(tài)吸附的實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。臭氧氣體和二甲硫氣體的混合物流入浸漬的活性炭。通過(guò)驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)分子燈產(chǎn)生臭氧，2.1L/分鐘的室內(nèi)空氣流入SUS室。臭氧濃度由放電功率控制。二甲硫是通過(guò)將0.2L/分鐘的干燥空氣流到氣體滲透器而產(chǎn)生的。使用氣體檢測(cè)管測(cè)量出口二甲硫濃度，測(cè)定了突破時(shí)間對(duì)臭氧添加量的依賴性，并研究了臭氧量?jī)?yōu)化。

　　圖2：用于表征準(zhǔn)分子燈的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

　　動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

　　當(dāng)吸附劑為活性炭和2.5臭氧/有機(jī)酸的浸漬活性炭時(shí)，進(jìn)行了動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)。圖3顯示了動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中出口二甲硫濃度的時(shí)間變化，浸漬活性炭在2.5臭氧/有機(jī)酸下的吸附能力是活性炭的15倍。這些結(jié)果表明浸漬的活性炭可以作為臭氧氧化的催化劑。吸附速率常數(shù)不會(huì)因改變臭氧/有機(jī)酸而改變。這些結(jié)果表明，有機(jī)酸氧化不影響吸附速率。通過(guò)比較浸漬活性炭在臭氧和有機(jī)酸下的結(jié)果，可以看出浸漬活性炭的吸附能力高于活性炭。這是由于二甲硫被碘酸氧化。浸漬活性炭的吸附速率常數(shù)與活性炭的吸附速率常數(shù)幾乎相同。該結(jié)果表明浸漬不受流體膜或細(xì)孔擴(kuò)散速率的影響。

　　圖3：出口二甲硫濃度隨時(shí)間變化。

　　活性炭氧化催化脫除氣態(tài)二甲硫在這項(xiàng)研究中，我們研究了使用真空紫外氙準(zhǔn)分子燈和浸漬有碘酸和H2SO4的活性炭通過(guò)臭氧催化氧化去除氣態(tài)二甲硫。從一系列進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中得出以下結(jié)論。1、在動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中測(cè)量不同臭氧濃度的5%穿透時(shí)間，證實(shí)浸漬活性炭可用作催化劑。通過(guò)測(cè)量動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)中5%的穿透時(shí)間，臭氧濃度相對(duì)于二甲硫濃度的值優(yōu)化為2.5。2、通過(guò)動(dòng)態(tài)二甲硫吸附實(shí)驗(yàn)計(jì)算吸附容量和吸附速率常數(shù)。浸漬活性炭在0和2.5臭氧/有機(jī)酸下的吸附能力分別為0.01kg和0.15kg。由于臭氧催化氧化，添加臭氧增加了吸附容量。不隨臭氧添加而改變，這表明二甲基硫醚氧化可以在浸漬活性炭表面形成，但不能確定過(guò)程、流體膜或細(xì)孔擴(kuò)散。3、吸附實(shí)驗(yàn)后，向浸漬后的活性炭通入潔凈空氣，發(fā)生二甲硫脫附。臭氧催化氧化脫除二甲硫是化學(xué)吸附而非物理吸附。

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