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生物质活性炭对燃煤烟气NO_X和汞的脱除机理研究

作　者: 刘倩雁
导　师: 吴江
学　校: 上海电力学院
专　业: 热能工程
关键词: 生物质活性炭吸附烟气脱硝烟气脱汞联合脱除
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文主要研究生物质活性炭对燃煤烟气NO_X和Hg的脱除机理。在自行开发的生物质制备实验系统上，通过控制活化剂浓度、活化温度，制备了不同原料的生物质活性炭。采用不同浓度的卤族化合物，对商用活性炭进行了改性。在固定床实验台架上，评价活性炭样品对燃煤烟气NO_X和Hg的脱除的脱除效率。研究反应温度、入口浓度、吸附剂等条件对脱除效率的影响。实验结果表明，当活化剂ZnCl2溶液的浓度变大时，制得的生物质活性炭的吸附性能并不随其浓度的变化而成正比关系，总体的趋势是先增大后减小，每类秸秆生物质活性炭的吸附性能都对应一个最优的活化剂浓度。毛豆秸秆和玉米秸秆的最佳活化浓度均为30%，而水稻秸秆的最佳活化浓度为40%。当活化温度上升时，制得的生物质活性炭对汞的吸附性能并不随温度的上升而提高，总体的趋势都是先提高而后下降。当温度达到最佳值后，生物质活性炭对汞的脱除性能随着温度的升高而逐步下降，但是下降趋势较为缓和。当使用不同浓度的卤族化合物溶液改性后，改性活性炭对汞的吸附性能优于原始未改性活性炭，但是，其对汞的吸附性能与其改性浓度无必然联系，本文实验中，采用5%浓度溶液改性的活性炭具有较高的吸附性能。随温度升高，原始未改性活性炭对汞的吸附效率呈下降趋势。浸氯活性炭对汞的脱除能力也有进一步的提高，但是当温度进一步升高，高于120℃时，由于解吸附，使物理吸附作用减弱，活性炭对汞总体的脱除效果就下降了。NO浓度的增加抑制了活性炭对NO的吸附作用。活性炭对NO的吸附效率随温度的升高而下降。当不添加NO时，生物质活性炭对汞的吸附效率为59.48%，加入NO后，该活性炭样品对汞的吸附效率明显升高。活性炭表面具有一定的含氧官能团，这些含氧官能团可以与NO发生反应，而混合气体中O₂的存在会加速NO₂的生成，此时活性炭可以充当催化剂，生成的NO₂和Hg发生反应，这对Hg⁰的吸附是有利的。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
1 绪论  12-22
  1.1 课题研究背景  12-14
    1.1.1 我国能源现状  12
    1.1.2 燃煤烟气污染物的排放及危害  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-19
    1.2.1 燃煤烟气NO X减排控制技术  14-17
    1.2.2 燃煤烟气Hg减排控制技术  17-19
  1.3 我国生物质秸秆资源综合利用现状  19-20
  1.4 本课题的主要研究内容  20-22
2 实验台架及实验方法  22-31
  2.1 生物质活性炭制备系统  22-24
    2.1.1 N_2供给系统  23
    2.1.2 非标水平炉系统  23
    2.1.3 石英玻璃管系统  23-24
  2.2 生物质活性炭制备实验方法  24
    2.2.1 实验仪器的准备  24
    2.2.2 实验操作步骤  24
  2.3 吸附剂评价实验系统  24-28
    2.3.1 固定床反应系统  25
    2.3.2 烟气汞系统  25-26
    2.3.3 烟气汞测试系统  26-27
    2.3.4 烟气成分测试系统  27
    2.3.5 尾气处理装置  27-28
    2.3.6 实验仪器  28
  2.4 吸附剂评价实验方法  28-30
    2.4.1 实验仪器的准备  28
    2.4.2 实验操作步骤  28-29
    2.4.3 实验结果处理方法  29-30
  2.5 本章小结  30-31
3 活性炭的制备及表征  31-41
  3.1 活性炭的结构与特点  31-32
  3.2 活性炭的制备  32-40
    3.2.1 生物质活性炭制备原理  32-34
    3.2.2 生物质活性炭的制备与表征  34-38
    3.2.3 商用活性炭的改性及表征  38-40
  3.3 本章小结  40-41
4 活性炭对烟气NO_X和Hg的脱除实验研究  41-62
  4.1 生物质活性炭脱除烟气汞的实验研究  41-48
    4.1.1 活化剂浓度的影响  41-45
    4.1.2 活化温度的影响  45-48
  4.2 商用活性炭脱除烟气汞的实验研究  48-53
    4.2.1 浸氯活性炭脱除烟气汞  48-50
    4.2.2 浸溴活性炭脱除烟气汞  50-51
    4.2.3 浸碘活性炭脱除烟气汞  51-52
    4.2.4 吸附温度的影响  52-53
  4.3 活性炭脱除烟气O_X  53-55
    4.3.1 NO_X入口浓度的影响  53-54
    4.3.2 吸附温度的影响  54-55
  4.4 活性炭对烟气NO_X和Hg的联合脱除  55-57
  4.5 改性活性炭对NO_X和Hg吸附机理的初步探索  57-59
    4.5.1 改性活性炭吸附脱除O_X  57-58
    4.5.2 改性活性炭吸附脱除Hg  58-59
  4.6 本章小结  59-62
5 全文总结  62-66
  5.1 结论  62-64
  5.2 创新点  64
  5.3 展望  64-66
参考文献  66-71
致谢  71-72
攻读硕士学位期间发表的学术论文  72-73
攻读硕士学位期间撰写的专利  73-74
攻读硕士学位期间获得奖励  74-75
攻读硕士学位期间参与项目  75

生物质活性炭对燃煤烟气NO_X和汞的脱除机理研究

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