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用活性炭吸附法脫除氮氧化物

來(lái)源：廣州市怡森環(huán)保設(shè)備有限公司   2024年11月28日 08:11   20

用活性炭吸附法脫除氮氧化物


　　氮氧化物(NOx)作為一類重要的空氣污染物,主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),另外還有N2O4、N2O、N2O5等。一般認(rèn)為，NOx的吸附轉(zhuǎn)化機(jī)理是NO2、NO、O2首先吸附在活性炭上，在其活化位上吸附態(tài)的NO被氧化為NO2某些活性炭有使NOx成為N2的還原能力,當(dāng)NOx在活性炭上累積到一定程度時(shí),便會(huì)發(fā)生解吸。活性炭吸附法脫除氮氧化物具有工藝簡(jiǎn)單、效率高等特點(diǎn)。

　　一、研究活性炭吸附法脫除氮氧化物的對(duì)象和條件

　　本文研究NO和NOx裝置如圖1所示,廢氣由(NO2+ NO + N)和O2配制而成，通過(guò)調(diào)節(jié)流量計(jì)的閥門來(lái)改變O2、NOx和N2的濃度,本實(shí)驗(yàn)研究中氣體總流量為40LAh。吸附塔是內(nèi)徑為14 mm的玻璃管,外壁是加熱裝置，通過(guò)超級(jí)恒溫水浴來(lái)維持吸附器內(nèi)管的恒溫，研究時(shí)吸附劑放在吸附器內(nèi)管內(nèi),反應(yīng)后的氣體排入通風(fēng)櫥。

活性炭吸附法脫除氮氧化物裝置圖

　　二、吸附轉(zhuǎn)化試驗(yàn)結(jié)果

　　條件:吸附劑質(zhì)量為5g(床層高度約為5cm),進(jìn)口NOx濃度約為1000 ppm(其中NO與NO2的體積比約為5.5),氧氣含量10% ,溫度為22℃。實(shí)驗(yàn)所得出口濃度隨時(shí)間的變化結(jié)果如圖2所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖2可以看出:出口處NO2的濃度幾乎沒有發(fā)生改變,處也沒有超過(guò)1ppm,這表明此種活性炭對(duì)NO2的吸附效果良好。出口處NO的濃度迅速增加至70 ppm,維持一段時(shí)間內(nèi)濃度基本不變后又迅速增加；NOx的出口濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)與NO基本一致 ,兩條曲線幾乎重合。這是由于活性炭對(duì)NO吸附效果沒有對(duì)NO2的吸附效果好,因此出口處濃度上升很快。

　　三、活性炭質(zhì)的影響

　　在入口NOx濃度約為1427ppm(其中NO與NO2的體積比約為5)，氧氣含量10%，溫度為22℃的條件下，分別用質(zhì)量為5g、7g、9 g的活性炭試驗(yàn),圖3所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖3可以看出:隨著活性炭質(zhì)量的增加,穿透時(shí)間變長(zhǎng)。原因:(1)隨著吸附劑質(zhì)量的增加,其吸附總?cè)萘吭龃? (2)隨著吸附劑質(zhì)量的增加，床層高度增大，NO與O2接觸時(shí)間變長(zhǎng)，會(huì)有更多的NO被催化轉(zhuǎn)化為NO2吸附在活性炭上，從而使得出口處的NO增長(zhǎng)緩慢。

　　四、溫度對(duì)活性炭吸附法脫除氮氧化物的影響

　　NOx濃度約1180ppm(其中NO與NO2的體積比約為5.5),氧氣含量10%,活性炭質(zhì)量5g,流量40L/h,分別在22℃、40℃、60℃的條件,得到如圖4的結(jié)果：隨著溫度的增加,穿透時(shí)間變短。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　五、氣體組成對(duì)吸附效果的影響

　　NOx氣體主要由NO和NO2組成,由于兩種氣體的性質(zhì)差異,研究氣體組成對(duì)吸附效果具有重要意義。在吸附劑質(zhì)量為5g,入口NOx濃度約為1200 ppm(其中NO與NO2的體積比約為5.5)，氧氣含量10%，溫度為22℃的條件下，改變NOx組成中NO和NO2比例，研究氣體組成對(duì)吸附效果的影響,結(jié)果如圖5所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖5可以看出:隨著NO2濃度的增加,穿透時(shí)間先增加后減小，在NO2體積百分比為25%左右時(shí),穿透時(shí)間最長(zhǎng)。這是由于開始階段隨著NO2濃度的增加，相應(yīng)的NO濃度減小，該活性炭對(duì)NO2吸附效果很好，因此在出口處NOx濃度增加緩慢，穿透時(shí)間變長(zhǎng);但NO2繼續(xù)增加時(shí)，NO2在活性炭上占的吸附位增加，抑制了NO的吸附與被氧化,因此出口處NO濃度增加很快，導(dǎo)致穿透時(shí)間變短。

　　六、氧氣含量的影響

　　在吸附劑質(zhì)量為5g,入口NOx濃度約為248pm(其中NO與NO2的體積比約為6),溫度為22℃的條件下,改變氧氣含量分別為10%,15%,20%,結(jié)果如圖6所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖6可見,隨著氧氣含量的增加,出口處NO濃度增加緩謾,穿透時(shí)間延長(zhǎng)。這是由于隨著氧含量的增加,吸附在活性炭上的氧增加,與NO分子發(fā)生反應(yīng)的幾率增大,因此出口處的NO增長(zhǎng)緩慢,從而使穿透時(shí)間增長(zhǎng)。

　　研究表明，活性炭吸附法脫除氮氧化物不同種吸附劑對(duì)于吸附性能影響顯著。隨著吸附劑的質(zhì)量氧氣含量增加，穿透時(shí)間變長(zhǎng);隨著氣體中NO2的體積百分比變大，穿透時(shí)間先增長(zhǎng)后下降，在NO2的體積百分比約為25%時(shí)吸附效果較好。

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