當(dāng)前我國工業(yè)行業(yè)中大部分工作者采用石灰石法對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫，但是隨著很多該工藝脫硫裝置運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)有諸多問題，給煙氣脫硫裝置的運(yùn)行帶來很多困擾。為使煙氣中二氧化硫資源化并同時(shí)脫除氮氧化物、解決石灰石法脫硫工藝中的難題，人們開發(fā)了活性炭法對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝凈化?；钚蕴烤哂泻芎玫谋缺砻娣e、孔容和表面化學(xué)性質(zhì)，對(duì)二氧化硫、氮氧化物等污染物有良好的脫除效果。

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)迅猛發(fā)展的工業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。從我國環(huán)境保護(hù)部所發(fā)表的《2015年中國環(huán)境保護(hù)狀況公報(bào)》中：我國目前共有338個(gè)地級(jí)以上市，其中僅有21.6%環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)，從全國來看，大約有20%以上城市深受霧霾和酸雨等影響。環(huán)境污染的主要來源在重工業(yè)，其中大氣污染問題尤為突出。各企業(yè)都采取很多有效措施降低大氣污染物排放，特別是對(duì)煙氣脫硫脫硝處理。

目前我國煙氣凈化大多還是采用石灰石法，但是石灰石法煙氣凈化裝置具有設(shè)備易破損、管道易堵塞、水資源消耗量大、副產(chǎn)物石膏應(yīng)用范圍窄、只能脫硫不能脫硝等缺點(diǎn)。隨著近年來環(huán)境污染問題的持續(xù)加劇，我國正在加大對(duì)污染物排放量或濃度的管制，污染物排放超標(biāo)就要受到一定的懲治。與石灰石法相比，使用活性炭的干法煙氣凈化技術(shù)更具有優(yōu)越：該工藝過程中極少產(chǎn)生污染物；凈化回收的二氧化硫可用于制取濃硫酸、亞硫酸鈉等副產(chǎn)品；使用活性炭凈化煙氣時(shí)不需消耗水?；钚蕴靠擅摮裏煔庵械亩趸颉⒌趸?、重金屬、粉塵等污染物從而達(dá)到凈化煙氣作用。脫除了污染物的活性炭在隔絕氧氣、高溫下再生后還可以重復(fù)使用，既可減少對(duì)環(huán)境的污染，又可降低治理環(huán)境污染的成本。對(duì)使用活性炭對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝的技術(shù)應(yīng)用最早可以追朔到上世紀(jì)五十年代的日本和德國，當(dāng)時(shí)兩國的幾個(gè)主要工業(yè)企業(yè)大量應(yīng)用該技術(shù)，并且利用活性炭的工作效率達(dá)到了90%以上。我國最早使用活性炭法脫硫技術(shù)的廠家為湖北省的松木坪電廠，該產(chǎn)業(yè)所使用的是含有碘的活性炭，此技術(shù)因?yàn)楹饣钚蕴恐械獯罅苛魇Ф媸　?010年山西太鋼公司成功引進(jìn)了日本的活性炭移動(dòng)床脫硫脫硝一體化工藝，這種工藝在實(shí)現(xiàn)了對(duì)硫資源的回收利用。同時(shí)廣東湛江鋼鐵有限公司活性炭法脫硫脫硝技術(shù)，于2015年11月份開始調(diào)試運(yùn)作，其后該技術(shù)得到了大力推廣。本文將從以下幾個(gè)方面對(duì)活性炭制備進(jìn)行分析。

1 脫硫脫硝活性炭的制備

（1）制備方法煤和木頭是制作活性炭比較常用的材料。在工業(yè)上活性炭用量大，為節(jié)約成本，一般情況下會(huì)用比較廉價(jià)的材料，用煙煤較多，還有其他煤種。其實(shí)制備活性炭的材料有很多，如廢茶、核桃殼等。制作活性炭有如下四個(gè)步驟：預(yù)處理、成型、碳化和活化。第一步是脫灰和預(yù)氧化處理，脫灰對(duì)活性炭的吸附能力提高有著重要影響。預(yù)氧化在提高活性炭的吸附能力的同時(shí)還能降低活化溫度。成型有兩種方式:將材料直接炭化和人工成型。有研究者直接將材料在350℃～600℃的高溫中進(jìn)行炭化，再把沒有炭化好的材料用750℃～900℃水蒸氣活化。該制備方法比較簡單直接，活性炭的吸附能力也很高，但是炭化時(shí)需在很高的溫度下進(jìn)行，之后沒有炭化好的材料將需要更高的溫度對(duì)其進(jìn)行活化，這極不利于脫硫脫硝活性炭的制備，容易損害已成型顆粒的結(jié)構(gòu)，降低活性炭的機(jī)械強(qiáng)度。這幾年里還有研究者多次對(duì)化學(xué)自成型法進(jìn)行了研究。化學(xué)自成型法的步驟是先將脫水劑以合適的方式放到材料上，待材料發(fā)生反應(yīng)之后，就可得到有相對(duì)應(yīng)的比表面積活性炭。雖然該方法也可制備出活性炭，但是其制備成本比較高，且脫水劑的用量越大成本越高，不適宜于大批量制備活性炭。

（2）機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)化活性炭在工業(yè)中廣泛的應(yīng)用，其必須具有較高的強(qiáng)度性能。有研究者對(duì)優(yōu)化活性炭的強(qiáng)度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)不同材料所制備的活性炭其強(qiáng)度性能也不同，如喬文明教授曾發(fā)現(xiàn)椰殼所制成的活性炭強(qiáng)度較低，而焦油型的活性炭的強(qiáng)度就很容易提高。同時(shí)還研究發(fā)現(xiàn)，孔隙結(jié)構(gòu)如果過于發(fā)達(dá)，活性炭強(qiáng)度性能會(huì)降低。

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現(xiàn)在工業(yè)上使用的活性炭制備方法主要是通過向粉末狀原材料中加入粘結(jié)劑，混合均勻后再擠壓成所需的形狀，然后高溫灼燒炭化處理。本制備方法是通過控制向原材料中加入粘結(jié)劑的方式使活性炭達(dá)到工業(yè)所需的各項(xiàng)要求。粘結(jié)劑的選擇是影響最后活性炭的成型和強(qiáng)度的重要因素。比如使用有機(jī)粘結(jié)劑對(duì)最后的活性炭強(qiáng)度不會(huì)有很大的提升；而無機(jī)粘結(jié)劑盡管可以有效的提高最后制成的活性炭強(qiáng)度，但是用量過多會(huì)導(dǎo)致活性炭的脫硫脫硝效率下降。丁佳麗使用太西煤及天然的粘結(jié)劑制成的活性炭，在800℃下活化反應(yīng)，經(jīng)過活化反應(yīng)后的活性炭強(qiáng)度有所降低。

2 孔結(jié)構(gòu)對(duì)脫硫脫硝性能的影響

研究者對(duì)比表面積有過多次研究，很多研究者研究出的結(jié)果也都不一樣。其中研究者李陽用850℃～950℃水蒸氣活化制備了煤質(zhì)活性焦，研究結(jié)果表明：硫容與總比表面積和孔容基本上沒有關(guān)系，但是與微孔的比表面積具有很強(qiáng)的相關(guān)性。研究者通過研究表明微孔可以讓脫硫發(fā)生較好的反應(yīng)。

3 表面改性研究

在活性炭的表層的官能團(tuán)可以使活性炭對(duì)硫化物和硝化物的吸附作用產(chǎn)生很大的影響。堿性的官能團(tuán)對(duì)酸性的氣體有著很強(qiáng)的吸附性。氧元素被吸附在活性炭表面之后會(huì)形成含氧官能團(tuán)，這種官能團(tuán)可以明顯增大活性炭的表面極性，從而影響活性炭的吸附性、表面結(jié)構(gòu)的酸堿性等。常見的堿性的含氧官能團(tuán)有吡喃酮基、苯并吡喃基等。

化學(xué)改性能夠通過對(duì)活性炭表面的官能團(tuán)的改變來增加對(duì)氣體吸附的活性位，也可以根據(jù)負(fù)載催化劑來提升對(duì)脫硫脫硝的催化活性。所謂化學(xué)改性即是通過化學(xué)方法改變活性炭表面的官能團(tuán)，從而來達(dá)到控制活性炭選擇性吸附性的目的。在活性炭的表面加入雜原子可改變官能團(tuán)的屬性，使對(duì)吸收硫化物的功能更加強(qiáng)力。當(dāng)前研究的大多數(shù)是氮、氧官能團(tuán)，這兩類官能團(tuán)通常是呈堿性的。學(xué)者李巧燕以活性炭和三聚氰胺為材料制備了新型活性炭，這種活性炭相比于以前的活性炭，脫硝效率更大，并且含氮量越多，脫硝性能越強(qiáng)。

4 總結(jié)

在諸多脫硫脫硝技術(shù)中，活性炭法脫硫脫硝技術(shù)能在很多領(lǐng)域得到大力推廣并應(yīng)用，特別是鋼鐵行業(yè)中，主要因?yàn)槭腔钚蕴烤哂歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn)：良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及疏水性；很好的催化作用、負(fù)載性能以及獨(dú)特的空隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性，能同時(shí)對(duì)煙氣中二氧化硫、氮氧化物、粉塵、二噁英等污染物進(jìn)行脫除；煙氣凈化過程中不需消耗水；回收的二氧化硫可制取濃硫酸或亞硫酸鈉副產(chǎn)品，對(duì)二氧化硫資源化?；钚蕴糠煔饷摿蛎撓蹙哂泻芎玫陌l(fā)展前景，但仍需進(jìn)一步研究開發(fā)出具有更好耐磨性能、更高脫硝效率等性能的新型活性炭，以便達(dá)到降低活性炭制備成本和活性炭法煙氣脫硫脫硝的運(yùn)行成本。

來源：北極星環(huán)保

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