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改性ACF低温脱除NO实验研究

作　者: 王晓明
导　师: 许绿丝
学　校: 华侨大学
专　业: 环境工程
关键词: 活性炭纤维(ACF) 改性脱硝数学模型脱附再生
分类号: X701
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着人们对环境质量要求的不断提高,燃煤电站排放量的逐渐增加以及所排放的NOX造成的污染问题日益受到重视,对NOX的排放进行控制刻不容缓。活性炭纤维(ACF)作为一种新型的炭质催化吸附材料,能有效吸附脱除NOX污染物,较以往的颗粒状活性炭、粉状活性炭,拥有更优越的吸附和脱附再生性能,为烟气脱硝开拓了一种新方法、新工艺。为提高ACF低温脱除NOX的效率,本文采用硝酸铵浸渍法对ACF进行改性处理。通过对改性前后ACF表面特性进行测试分析,发现:改性后,ACF中引入了大量的含氧官能团和含氮官能团。通过试验也表明改性ACF脱除NOX的效率明显提高。采用自制微型反应器,进行改性ACF脱硝的针对性试验,并分析其反应机理,探讨影响ACF脱硝的主要因素。试验结果表明:适量的水分能有效提高ACF的吸附效率;当含氧量低于5%时,含氧量的增加对NO的吸附脱除有促进作用,当含氧量高于5%时,ACF表面生成过多的C-O络合物会阻碍ACF对NO的吸附,因而继续增加含氧量不仅不能提高ACF的脱除效率,反而会使之有所下降;随着NO初始浓度的增加,ACF脱除NO效率显著下降。在试验研究的基础上,结合机理分析,采用“混合模型法”建立了ACF反应器数学模型,并运用气固催化反应动力学方法进行分析。采用MATLAB软件与实验数据相结合求出了宏观反应速率数学模型方程,建立了ACF脱除NO反应器内浓度分布的数学模型;研究传质过程对脱除污染物反应速率的影响,并将ACF与GAC的孔内传质过程进行了比较,得出ACF内扩散阻力较小。采用负压热空气脱附法研究ACF脱附性能,结果表明硝酸铵浸渍的ACF的脱附效率η为87.8%,明显高于硫酸和氨水浸渍的ACF的脱附效率(η=78.7%)。此外还研究了该脱附方法对ACF表面特性的影响。本研究的主要目的是通过改性,提高ACF在低温下脱除NOX的效率,与目前所用的高温脱除方法(SCR/SNCR)相比较,此法具有一定的优势,展现了ACF这种新型材料在大气污染控制中的应用前景,对我国的燃煤污染物治理技术的发展及国产化有着重大的意义。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-29
  1.1 引言  11-12
  1.2 NO_X 控制技术的研究现状  12-15
    1.2.1 高温选择性催化还原脱硝（高温SCR）  12-13
    1.2.2 选择性非催化还原法（SNCR）脱硝  13
    1.2.3 SNCR-SCR 联合烟气脱硝  13
    1.2.4 吸附法  13-14
    1.2.5 吸收法  14-15
  1.3 ACF 吸附氧化脱除NO_X 技术的研究进展  15-27
    1.3.1 ACF 的特点  15-18
    1.3.2 ACF 低温吸附脱除NO_X 的机理和方法  18-19
    1.3.3 ACF 的表面特性对脱除NO 的影响  19-24
    1.3.4 ACF 改性处理的研究进展  24-26
    1.3.5 ACF 的脱附再生研究  26-27
  1.4 本文的主要内容及意义  27-29
第二章改性ACF 脱除NO 试验研究  29-41
  2.1 引言  29
  2.2 实验部分  29-32
    2.2.1 主要原料和试验仪器  29-30
    2.2.2 ACF 改性实验  30
    2.2.3 ACF 吸附NO 实验  30-32
  2.3 结果与讨论  32-39
    2.3.1 ACF 表面物理特性分析  32
    2.3.2 ACF 表面化学特性分析  32-34
    2.3.3 改性方法对ACF 脱硝效率的影响  34-36
    2.3.4 水分对活性炭纤维脱硝的影响  36-37
    2.3.5 氧气含量对活性炭纤维脱硝的影响  37-38
    2.3.6 NO 初始浓度对NO 脱除效率的影响  38-39
  2.4 本章小结  39-41
第三章改性ACF 脱除NO 反应器数学模型的建立  41-58
  3.1 引言  41-42
  3.2 反应器模型的建立  42-54
    3.2.1 反应器模型建立的假设  44
    3.2.2 反应器瞬态模型建立  44-46
    3.2.3 微观反应速率的确定  46-50
    3.2.4 模型基础参数的确定  50-51
    3.2.5 模型的无因次化  51-52
    3.2.6 编写并调试程序  52
    3.2.7 模型计算结果  52-53
    3.2.8 计算值与试验数据的偏差分析  53-54
  3.3 ACF 与GAC 传质过程比较  54-56
  3.4 本章小结  56-58
第四章 ACF 脱附性能实验研究  58-65
  4.1 引言  58
  4.2 负压热空气脱附试验  58-59
  4.3 结果与讨论  59-64
    4.3.1 表面官能团的变化  59-60
    4.3.2 ACF 脱附前后脱除NO 效率对比  60-61
    4.3.3 脱附效率计算  61-62
    4.3.4 负压热空气脱附热空气量及脱附时间的计算  62-63
    4.3.5 负压热空气脱附对表面化学特性的影响分析  63
    4.3.6 负压热空气脱附法评价  63-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章结论与建议  65-67
  5.1 结论  65
  5.2 建议  65-66
  5.3 本文创新点  66-67
参考文献  67-73
致谢  73-74
附录  74

改性ACF低温脱除NO实验研究

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