En comparación con el carbón activado convencional, la fibra de carbón activado tiene ventajas obvias en propiedades físicas y químicas. Como material de adsorción nanoporoso, la fibra de carbón activado tiene una estructura de fibra delgada con un diámetro de aproximadamente 20μm y alta resistencia, y se puede procesar en varias formas (como fieltro, tela, etc.). Área de superficie específica hasta 2 000m2 /g, su área de superficie es cien o incluso mil veces mayor que la del carbón activado, lo que aumenta en gran medida la capacidad catalítica y de adsorción; Debido a que sus poros son poros superficiales a escala nanométrica (<2 nm), abundant in quantity and uniform in arrangement, which can not only reduce the diffusion resistance of gas in the adsorption process, but also easily regenerate the activated carbon fiber in the desorption process.
Debido al enriquecimiento de nanoporos en la superficie de la fibra de carbón activado (efecto de tamiz molecular), puede eliminar concentraciones ultrabajas de SO2, que incluso el actual proceso de desulfuración húmeda con la mayor eficiencia de desulfuración no se puede hacer, no solo se puede usar para la desulfuración y desnitrificación de los gases de combustión de las centrales eléctricas, pero también se puede usar para mejorar el medio ambiente en intersecciones concurridas, parques y otros lugares. Además, el proceso de desnitrificación no necesita agregar reactivos adicionales, puede lograr la desulfuración y la desnitrificación simultáneas, la economía integral es mejor que el carbón activado. Debido a sus ventajas de proceso simple, sin contaminación secundaria y utilización renovable de recursos, este método se ha convertido en un punto caliente en la investigación de protección ambiental en todo el mundo.
1. Principio de desulfuración de fibra de carbón activado
Basado en la fibra de carbón activado, tiene un rendimiento de adsorción incomparable del carbón activado convencional, tiene una amplia perspectiva de aplicación para la eliminación de SO2. El principio de reacción de eliminación continua de SO2 de los gases de combustión mediante fibra de carbón activado se muestra en la Figura 1. Después de la adsorción en la fibra de carbón activado, el SO2 se cataliza a SO3 en presencia de oxígeno. El SO3 luego reacciona con el vapor de agua en los gases de combustión para formar ácido sulfúrico, que es eluido por el exceso de agua de condensación en la fibra de carbón activado, desocupando así el sitio de adsorción de SO2 y produciendo SO2. El ciclo de adsorción, hidratación oxidativa y desorción de ácido sulfúrico continúa continuamente. que no solo puede evitar la pérdida y la disminución de la actividad de los materiales de carbono debido al desgaste o la regeneración, sino que también evita la regeneración frecuente de los materiales de carbono, lo que reduce el costo de operación.
2. Eliminación de NOx
El NOx es también una de las principales sustancias de la contaminación del aire. La eliminación de NOx de los gases de combustión mediante el proceso de reducción catalítica selectiva (SCR) de NH3 se ha utilizado ampliamente, y los catalizadores comúnmente utilizados son óxidos metálicos, zeolita y carbón activado. Para garantizar una alta tasa de eliminación de NOx, se debe usar un catalizador de óxido de metal y un catalizador de zeolita en el rango de temperatura de 180 ~ 330grado, temperatura demasiado alta, NH se oxida; La baja temperatura provoca una baja actividad del catalizador. La desventaja del proceso SCR es que a veces es necesario recalentar los gases de combustión. Después del tratamiento de activación con ácido sulfúrico, la fibra de carbón activado a base de asfalto lleva a cabo una reducción catalítica selectiva de NOx en los gases de combustión. Cuando el contenido de oxígeno en el gas es inferior al 10 por ciento, la actividad de reducción catalítica selectiva de NOx mejora considerablemente. I. Mochida et al. estudió sistemáticamente el rendimiento catalítico de una serie de fibras de carbón activado basadas en asfalto y descubrió que una fibra de carbón activado podía reducir el NO en los gases de combustión a menos de 10 ml/m3 a temperatura ambiente. Al mismo tiempo, el estudio también encontró que después del tratamiento térmico a alta temperatura, la fibra de carbón activado tiene una mayor actividad.
M. Shirahama et al. cargó urea en fibra de carbón activado a temperatura ambiente y eliminó NO en el aire reductor, lo que podría reducir el NO de 50 a 1 000mL /m3 a nitrógeno, y podría continuar reduciéndose hasta que la urea se consumiera por completo.
3. Dirección de investigación de desulfuración de fibra de carbón activado fuera de stock
En comparación con otros métodos de desulfuración y desnitrificación, la desulfuración y desnitrificación de la fibra de carbón activado tiene las ventajas de un proceso simple, sin contaminación secundaria, utilización renovable de recursos y una perspectiva de aplicación muy amplia. Sin embargo, existen muchas investigaciones básicas sobre el mecanismo de reacción, la preparación y modificación de la fibra de carbón activado y la desulfuración y desnitrificación simultáneas. Además, en el aspecto práctico, el diseño de procesos es también el contenido de futuras investigaciones. Por lo tanto, las principales direcciones de investigación de la desulfuración y desnitrificación de fibra de carbón activado en el futuro se pueden resumir de la siguiente manera:
(1) El mecanismo interno de desulfuración y desnitrificación de la fibra de carbón activado, especialmente la relación entre los grupos funcionales de la superficie y el rendimiento de desulfuración y desnitrificación;
(2) método de modificación de fibra de carbón activado;
(3) La interacción entre la desulfuración y desnitrificación de fibra de carbón activado y la optimización de las condiciones de desulfuración y desnitrificación.
