生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫脫硝的研究進(jìn)展

朱 曉，王 濤，馬春元

(山東大學(xué) 燃煤污染物減排國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室;山東省能源碳減排及資源化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東 濟(jì)南 250061)

火力發(fā)電廠、工業(yè)鍋爐等排放的煙氣中包含大量SO2及NOx，是造成酸雨、光化學(xué)煙霧及地表水富營(yíng)養(yǎng)化等污染問(wèn)題的主要原因[1]。隨著人們對(duì)環(huán)保問(wèn)題的關(guān)注，環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格，如何更加經(jīng)濟(jì)高效地脫除煙氣中的SO2與NOx已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。目前的脫硫方式主要包括燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫(即煙氣脫硫)，其中煙氣脫硫技術(shù)是目前燃煤電廠控制SO2排放最有效和應(yīng)用最廣的脫硫技術(shù)；而脫硝技術(shù)則主要包含低氮燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)，低氮燃燒技術(shù)的NOx減排效率較低，難以達(dá)到環(huán)保法規(guī)的要求，通常需與煙氣脫硝技術(shù)配合方能達(dá)到排放要求[2]。在煙氣脫硫脫硝技術(shù)中，活性炭煙氣脫硫脫硝技術(shù)具有脫除工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、無(wú)廢水產(chǎn)生、活性炭可再生等多重優(yōu)勢(shì)[3]，目前活性炭脫硫脫硝工藝中主要應(yīng)用的是煤基活性炭，但是煤基活性炭生產(chǎn)成本較高，成為其大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的瓶頸，因此開(kāi)發(fā)低生產(chǎn)成本、高性能的活性炭具有重要的工業(yè)應(yīng)用意義。我國(guó)生物質(zhì)類廢棄物每年高達(dá)7億噸[4]，如何實(shí)現(xiàn)廢棄生物質(zhì)的資源化利用是一個(gè)重要的課題。將生物質(zhì)在相對(duì)較低的溫度(通常<700 ℃)、無(wú)氧或缺氧條件下熱解后活化可得到孔隙結(jié)構(gòu)豐富、比表面積大的生物質(zhì)活性炭[5]，該生物質(zhì)活性炭在脫硫脫硝中表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，近些年來(lái)受到了越來(lái)越多研究者的關(guān)注[6]。筆者從生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫脫硝的機(jī)理出發(fā)，綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫脫硝的研究進(jìn)展，以期為生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫脫硝的進(jìn)一步研究提供思路和參考。

1 生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫技術(shù)

所謂生物質(zhì)活性炭脫硫，就是SO2在生物質(zhì)活性炭上吸附并發(fā)生催化氧化的過(guò)程。首先，SO2在生物質(zhì)活性炭表面的活性位上發(fā)生物理吸附，隨后與煙氣中的H2O和O2發(fā)生催化氧化反應(yīng)生成H2SO4存儲(chǔ)在生物質(zhì)活性炭的孔隙中。

影響生物質(zhì)活性炭脫硫性能的因素有很多，主要有孔隙結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)以及過(guò)渡金屬的負(fù)載等。

1.1生物質(zhì)活性炭孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)脫硫性能的影響

生物質(zhì)活性炭是活性炭的一種，故其脫除機(jī)理與活性炭脫硫機(jī)理相同。目前關(guān)于活性炭脫除SO2的機(jī)理研究較多，意見(jiàn)并不統(tǒng)一[7-9]，但大部分研究者都贊同以下機(jī)理，見(jiàn)式(1)～式(5)(*代表活性炭表面活性位)：

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

由上述機(jī)理反應(yīng)方程式可見(jiàn)，生物質(zhì)活性炭脫硫時(shí)，SO2、O2、H2O均先在炭表面的活性位上吸附，再進(jìn)行反應(yīng)，故微孔容積越大，比表面積越大，活性位越多，越有利于吸附。這個(gè)規(guī)律在眾多研究中均得到證實(shí)[9-11]。但深入的研究表明，SO2吸附能力不僅與孔容和比表面積相關(guān)，還與孔徑分布有關(guān)，微孔、中孔和大孔在SO2吸附過(guò)程中起到不同作用。Sun等[9]的研究認(rèn)為微孔是氣體吸附和反應(yīng)的場(chǎng)所，中孔和大孔是H2SO4運(yùn)輸和緩沖的場(chǎng)所，中孔和大孔的存在能夠保證H2SO4從微孔中不斷運(yùn)輸出去，使微孔活性位得到恢復(fù)，從而提高吸附能力。張軍等[11]針對(duì)生物質(zhì)焦的研究也得到了類似結(jié)論，稻殼焦中孔的欠缺導(dǎo)致SO2輸送困難，因此宏觀SO2吸附能力降低。

綜上可見(jiàn)，孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)生物質(zhì)活性炭吸附SO2起到重要作用，微孔容積越大，比表面積越大，越有利于吸附，這是生物質(zhì)活性炭比煤基活性炭對(duì)SO2的吸附能力更強(qiáng)的原因之一，但因?yàn)椴煌讖降目自诿摿蜻^(guò)程中扮演了不同角色，所以孔徑的合理分布對(duì)于生物質(zhì)活性炭吸附SO2也十分重要。

1.2生物質(zhì)活性炭表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)脫硫性能的影響

生物質(zhì)活性炭表面存在各式各樣的官能團(tuán)，酸性官能團(tuán)包括羰基、內(nèi)酯基、苯酚官能團(tuán)等，堿性官能團(tuán)包括吡喃酮、苯并吡喃等[12]，它們的種類與數(shù)量決定了生物質(zhì)活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)。目前研究普遍認(rèn)為酸性官能團(tuán)的分解、堿性官能團(tuán)尤其是含氮堿性官能團(tuán)的引入能夠大大提高生物質(zhì)活性炭對(duì)酸性氣體的吸附能力[13-14]。

生物質(zhì)活性炭中含氮官能團(tuán)主要通過(guò)含氮物質(zhì)(如氨水、硝酸以及胺等)對(duì)生物質(zhì)活性炭進(jìn)行改性處理獲得。部分研究者采用HNO3對(duì)杏殼活性炭、椰殼活性炭、煤基活性炭等進(jìn)行改性，結(jié)果表明改性的活性炭SO2穿透時(shí)間延長(zhǎng)，吸附量增大，脫硫率得到較大提高[15-17]。其中，王廣建等[16]采用HCl、HNO3、H2O2和NH3·H2O分別對(duì)椰殼活性炭進(jìn)行氧化改性后對(duì)模型柴油中的硫進(jìn)行脫除，均取得良好效果。除活性炭外，針對(duì)生物質(zhì)活性焦的研究也有類似結(jié)果，馮燁等[18]采用有機(jī)胺對(duì)玉米芯活性焦改性后，SO2吸附量上升，雖然玉米芯活性焦的孔隙結(jié)構(gòu)變差，但表面官能團(tuán)尤其是含氮官能團(tuán)的種類和數(shù)量明顯增加。

由上可以看到，表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)生物質(zhì)活性炭吸附SO2有很重要的影響。表面官能團(tuán)尤其是含氮官能團(tuán)是催化氧化的活性位，通過(guò)含氮物質(zhì)對(duì)生物質(zhì)活性炭改性，能夠增加含氮官能團(tuán)的種類與數(shù)量，增加反應(yīng)的活性位，提高SO2吸附、催化氧化反應(yīng)速度，從而有效的提高SO2的吸附量。

1.3生物質(zhì)活性炭表面負(fù)載過(guò)渡金屬對(duì)脫硫性能的影響

在生物質(zhì)活性炭表面負(fù)載過(guò)渡金屬及其氧化物也能夠有效地提高對(duì)SO2的吸附量，目前研究較多的過(guò)渡金屬及其氧化物主要有Ce、Mn等金屬及其氧化物。

Liu等[19]的研究中負(fù)載Mn的核桃殼活性炭(P/AC)的脫硫率是未負(fù)載Mn的核桃殼活性炭(AC)的1.6倍。Sumathi等[20]以棕櫚殼活性炭為載體，探究了Ce、V、Ni、Fe 4種過(guò)渡金屬對(duì)其吸附SO2的影響，結(jié)果表明4種過(guò)渡金屬均能夠提高生物質(zhì)活性炭對(duì)SO2的吸附能力，其中Ce表現(xiàn)出最好的改性效果，當(dāng)Ce的負(fù)載量為10 %時(shí)，脫硫率達(dá)到95 %，同時(shí)V比Ni和Fe表現(xiàn)出了更好的吸附效果，這和Davini等[21]關(guān)于不同過(guò)渡金屬對(duì)于活性炭吸附SO2影響的研究結(jié)果一致。費(fèi)小猛[22]認(rèn)為過(guò)渡金屬提高SO2吸附能力的原因有兩方面，一方面過(guò)渡金屬離子可以與SO2結(jié)合并在O2的作用下生成硫酸鹽，另一方面過(guò)渡金屬離子可以作為催化氧化反應(yīng)的活性中心，在O2和水蒸氣的作用下將SO2催化氧化成H2SO4。

2 生物質(zhì)活性炭煙氣脫硝技術(shù)

在不同煙氣溫度窗口，可采用不同的脫硝技術(shù)，從低溫區(qū)到高溫區(qū)依次為：吸附脫硝、NH3-SCR脫硝及異相還原脫硝。

2.1生物質(zhì)活性炭吸附脫硝

燃煤電廠、工業(yè)鍋爐等排放煙氣及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中氮氧化物95 %以上是NO，在低溫區(qū)(<500 K)，NO在生物質(zhì)活性炭的表面可以發(fā)生吸附作用形成C(NO)絡(luò)合物。

目前的研究[10, 23-24]表明，生物質(zhì)活性炭對(duì)NO的吸附能力強(qiáng)于煤基活性炭。在以往煤基活性炭對(duì)NO吸附的研究中發(fā)現(xiàn)，比表面積的增加能夠提高NO吸附，而在張波文等[23]的研究中，椰殼活性炭和煤基活性炭在1 h內(nèi)吸附NO的量分別為0.159 0和0.137 6 mmol/g，但椰殼活性炭和煤基活性炭的比表面積分別為835.755和991.825 m2/g，比表面積相對(duì)較小的椰殼活性炭對(duì)NO的吸附量相對(duì)較大。袁婉麗等[25]認(rèn)為可能是由于生物質(zhì)活性炭中富含K等催化性物質(zhì)，大大提高了NO在其表面的化學(xué)吸附能力，因此NO在生物質(zhì)活性炭表面吸附能力顯著強(qiáng)于煤基活性炭。但目前關(guān)于生物質(zhì)活性炭中催化性物質(zhì)對(duì)于NO吸附的影響研究甚少，有待于進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。

生物質(zhì)活性炭脫硫脫硝是SO2、NO在其表面吸附以及催化氧化的過(guò)程，SO2與NO會(huì)相互競(jìng)爭(zhēng)生物質(zhì)活性炭表面的活性中心(即競(jìng)爭(zhēng)吸附)，因此SO2會(huì)對(duì)NO在生物質(zhì)活性炭表面的吸附產(chǎn)生影響。在以往研究煤基活性炭對(duì)SO2與NO吸附的研究成果中，SO2會(huì)抑制NO的吸附[26-28]，但在一些學(xué)者的研究中生物質(zhì)活性炭吸附中SO2的出現(xiàn)對(duì)于NO的吸附有促進(jìn)作用[29-30]。

對(duì)大量文獻(xiàn)進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn)這種看似矛盾的現(xiàn)象實(shí)質(zhì)并不矛盾，可以用如下理論來(lái)解釋：NO在煤基活性炭上的吸附一部分是物理吸附，NO與SO2吸附的活性位相同，因此兩者之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附關(guān)系，由于SO2比NO更容易吸附在活性位上且活性位有限，此時(shí)SO2的出現(xiàn)表現(xiàn)出抑制NO吸附的趨勢(shì)；另一部分NO在煤基活性炭上的吸附為化學(xué)吸附，此時(shí)會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)(*代表活性位)，見(jiàn)式(6)～式(8)：

(6)

(7)

(8)

NO被催化氧化為NO2后與吸附的SO2反應(yīng)生成中間產(chǎn)物C[(NO2)(SO3)]，此時(shí)NO與SO2共用同一個(gè)活性位不存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，SO2表現(xiàn)出促進(jìn)NO吸附的趨勢(shì)。在煤基活性炭與生物質(zhì)活性炭上SO2對(duì)NO作用不同可能是由于2種吸附的比例不同。在煤基活性炭上，NO的吸附絕大部分為物理吸附，SO2與NO同時(shí)存在時(shí)，物理吸附的NO會(huì)被更容易吸附的SO2取代，整體表現(xiàn)為SO2抑制NO吸附；而在生物質(zhì)活性炭中，由于富含K等催化性物質(zhì)，導(dǎo)致化學(xué)吸附NO的比例增大，雖然物理吸附中的NO中仍然有一部分被SO2取代，但整體上表現(xiàn)為SO2促進(jìn)了NO的吸附。但目前為止還沒(méi)有相關(guān)方面研究可以驗(yàn)證以上結(jié)論，有待于進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

相對(duì)于NO吸附，多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)證明生物質(zhì)活性炭對(duì)NO2有著更強(qiáng)的吸附能力。隨著非熱等離子體(NTP)技術(shù)和前置催化氧化劑的發(fā)展[31-32]，已能夠?qū)崿F(xiàn)從NO到NO2的高效轉(zhuǎn)換，因此將NO氧化為NO2后通過(guò)生物質(zhì)活性炭脫除NO2也成為一種很有潛力的脫硝方式[33-34]。

NO2在生物質(zhì)活性炭上的吸附機(jī)理可用下列方程式表示(*代表活性位)，見(jiàn)式(9)～式(11)：

(9)

(10)

(11)

由上述機(jī)理方程式可見(jiàn)，NO2在生物質(zhì)活性炭表面形成C(NO2)和C(ONO2)，完成在生物質(zhì)活性炭表面的吸附。影響生物質(zhì)活性炭NO2吸附的因素較多，目前研究較多的有H2O和O2。

H2O能夠有效的促進(jìn)生物質(zhì)活性炭對(duì)NO2的吸附。多名研究學(xué)者分別在有H2O和無(wú)H2O的條件下進(jìn)行了生物質(zhì)活性炭對(duì)NO2的吸附實(shí)驗(yàn)。Pietrzak等[35]采用木基活性炭進(jìn)行NO2吸附實(shí)驗(yàn)，有H2O條件下對(duì)NO2的吸附量達(dá)到無(wú)H2O條件下的2倍；Nowicki等[36]采用花生殼活性炭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有H2O和無(wú)H2O的條件下，對(duì)NO2的吸附量分別能達(dá)到66.3和58.1 mg/g；Kante等[37]在木基活性炭上分別負(fù)載Na、Ce和La，在有H2O、室溫的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)NO2的吸附量分別達(dá)到了283、215和143 mg/g，可以看出，H2O能夠顯著提高生物質(zhì)活性炭對(duì)NO2的吸附能力。研究認(rèn)為，H2O能夠與NO2反應(yīng)生成HNO2與HNO3，促進(jìn)C(ONO2)的生成，因此NO2在生物質(zhì)活性炭表面的吸附量得到提高[38]。

O2對(duì)NO2的吸附影響較小。研究者認(rèn)為，目前NO2在生物質(zhì)活性炭表面吸附的研究溫度較低，O2不參與含氧官能團(tuán)的形成，因此O2對(duì)NO2在生物質(zhì)活性炭上的吸附影響較小[38]。

多名研究者的研究結(jié)果表明，相較于NO，生物質(zhì)活性炭對(duì)NO2的吸附量遠(yuǎn)大于NO，原因在于NO是極性分子，NO2為非極性分子，非極性的生物質(zhì)活性炭更容易吸附非極性的NO2，且H2O存在的條件下，吸附容量更大[26, 39-40]。

2.2生物質(zhì)活性炭NH3-SCR脫硝

在中溫區(qū)(500～1 000 K)，脫硝是通過(guò)NH3-SCR反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。所謂NH3-SCR反應(yīng)是指在催化劑的作用下，NH3與NO反應(yīng)生成N2與水，反應(yīng)過(guò)程見(jiàn)式(12)～式(16)：

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

式(12)反應(yīng)定義為標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)，當(dāng)煙氣中存在NO2時(shí)，則快速SCR反應(yīng)啟動(dòng)，如式(14)所示。與標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)相比，快速 SCR反應(yīng)的反應(yīng)速率更高。

目前燃煤電廠控制NOx排放廣泛使用的是煙氣脫硝技術(shù)，其中SCR反應(yīng)催化劑對(duì)脫硝效率起到了至關(guān)重要的影響，技術(shù)中應(yīng)用最為成熟是釩鈦系催化劑[41]，但其反應(yīng)溫度窗口較高。此外，通常SCR反應(yīng)器布置在除塵之前，此時(shí)通過(guò)反應(yīng)器的煙氣含有大量煙塵，會(huì)引起催化劑中毒失活和孔道堵塞、磨蝕等問(wèn)題，降低其使用壽命。研究和開(kāi)發(fā)在除塵器之后進(jìn)行脫硝的低溫SCR催化劑，可提高催化劑使用壽命，節(jié)約用量[42]。目前，生物質(zhì)活性炭成為低反應(yīng)溫度窗口催化劑的研究熱點(diǎn)，但其單獨(dú)用作催化劑時(shí)，性能較差，一般需要對(duì)其進(jìn)行改性處理，研究較多的改性方式包括滲氮處理和負(fù)載金屬處理。

所謂滲氮處理，是指通過(guò)含氮物質(zhì)(如氨水、硝酸以及胺等)對(duì)生物質(zhì)活性炭進(jìn)行改性處理，通過(guò)滲氮處理可以有效提高脫硝效率。一方面，游離態(tài)NH3在催化劑表面完成吸附是NH3-SCR反應(yīng)的關(guān)鍵步驟。研究表明，滲氮處理能夠提高生物質(zhì)活性炭表面的含氮官能團(tuán)的數(shù)量，從而有效地提高低溫NH3-SCR反應(yīng)中催化劑對(duì)NH3的吸附，從而提高NH3-SCR反應(yīng)的活性[43-45]。另一方面，研究者[46-48]認(rèn)為含氮官能團(tuán)中N的額外電子處于離域狀態(tài)，在NH3傳遞電子的條件下，容易生成更多的帶電氧空位，吸附O2形成氧化能力更強(qiáng)的O2-，從而將部分NO氧化為NO2，從標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)轉(zhuǎn)化到標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)與快速SCR反應(yīng)共同發(fā)生，從而提高脫硝效率。但在滲氮處理時(shí)要注意含氮物質(zhì)溶液濃度的控制 ，過(guò)高的濃度會(huì)破壞孔隙結(jié)構(gòu)，使比表面積下降，影響脫硝效率，因此在處理時(shí)要選擇合適的含氮物質(zhì)溶液濃度。

生物質(zhì)活性炭負(fù)載過(guò)渡金屬及其氧化物也能有效地提高低溫NH3-SCR性能。Mn、Ce是目前研究較多的過(guò)渡金屬，單獨(dú)負(fù)載或比例負(fù)載均能夠有效提高生物質(zhì)活性炭的脫硝效率[48-50]。Cr、Ti等也表現(xiàn)出了優(yōu)異的改性性能[51]，譚珊[47]在馬尾藻活性炭上負(fù)載不同過(guò)渡金屬(Mn、Cr、Ce、Cu)以探究過(guò)渡金屬的改性性能，負(fù)載Cr的活性炭脫硝性能最為優(yōu)異，在125℃時(shí)脫硝率達(dá)92.3 %，且其N2選擇性在50～150 ℃的反應(yīng)溫度窗口均高于95 %，同時(shí)具有良好的抗硫抗水性能。過(guò)渡金屬能夠有效提高低溫NH3-SCR性能的原因是它擁有多種價(jià)態(tài)，成單的d軌道電子能夠在不同的價(jià)態(tài)之間快速轉(zhuǎn)移，通過(guò)提供自由電子以強(qiáng)化反應(yīng)：一方面，吸附的NO中的未配對(duì)電子與金屬氧化物的d軌道電子配對(duì)，削弱N—O鍵的強(qiáng)度；另一方面，金屬氧化物通過(guò)電子轉(zhuǎn)移將NO氧化為NO2，加速快速SCR反應(yīng)以加快NOx還原的進(jìn)程。

2.3生物質(zhì)活性炭異相還原脫硝

在高溫區(qū)(>1 000 K)，NO和生物質(zhì)活性炭可發(fā)生再燃脫硝反應(yīng)，其中異相還原反應(yīng)占主導(dǎo)，N2和CO2是主要的反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)機(jī)理可以通過(guò)下列反應(yīng)方程式表示(*代表活性位)，見(jiàn)式(17)～式(20)：

(17)

(18)

(19)

(20)

目前研究表明，在高溫異相還原反應(yīng)中，生物質(zhì)活性炭比煤基活性炭有更強(qiáng)的反應(yīng)活性[52-53]。束韞等[53]研究表明在對(duì)生物質(zhì)活性炭和煤基活性炭負(fù)載K后，高溫異相還原反應(yīng)中生物質(zhì)活性炭的反應(yīng)活性高于煤基活性炭，這可能是由于生物質(zhì)活性炭的比表面積更大，K的分散性更好，同時(shí)生物質(zhì)活性炭含有更多的含氧官能團(tuán)，提高了反應(yīng)活性。

在再燃脫硝反應(yīng)中，影響生物質(zhì)活性炭與NO高溫異相還原反應(yīng)的主要因素有生物質(zhì)活性炭種類、炭顆粒粒徑、再燃區(qū)反應(yīng)溫度等。

王秦超等[54]以木片炭、稻稈炭、桑樹(shù)枝炭和竹炭4種生物質(zhì)活性炭作為再燃燃料研究，發(fā)現(xiàn)木片炭再燃脫硝效果最好，其脫硝效率達(dá)到63.4 %，稻稈炭和竹炭次之，而桑樹(shù)枝炭沒(méi)有脫硝效果，元素分析結(jié)果表明4種生物質(zhì)活性炭微量元素含量相近，桑樹(shù)枝炭N含量較高，因此桑樹(shù)枝炭沒(méi)有脫硝效果的原因可能是在再燃條件下N轉(zhuǎn)化為NO，從而導(dǎo)致出口煙氣中NO的體積分?jǐn)?shù)增大。

研究者[54-55]發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)活性炭顆粒粒徑減小以及再燃區(qū)反應(yīng)溫度升高，再燃脫硝效果均得到提高。原因是由于生物質(zhì)活性炭顆粒粒徑減小，比表面積增大，揮發(fā)分析出加快，NO與揮發(fā)分的同相還原反應(yīng)以及與炭的異相還原反應(yīng)均得到加強(qiáng)，而再燃區(qū)反應(yīng)溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，強(qiáng)化反應(yīng)，但過(guò)高的溫度會(huì)導(dǎo)致燒蝕，減少生物質(zhì)活性炭的表面積，從而降低了再燃脫硝效率，因此生物質(zhì)活性炭再燃存在最佳的再燃區(qū)反應(yīng)溫度。

目前關(guān)于高溫下NO-C還原反應(yīng)的研究相對(duì)較多，但對(duì)于機(jī)理的認(rèn)識(shí)還缺乏進(jìn)一步的研究，所得出的動(dòng)力學(xué)參數(shù)也由于原料、氣體成分、孔隙擴(kuò)散等原因?qū)е虏顒e較大，因此有待于構(gòu)建更為通用的動(dòng)力學(xué)模型。

3 總結(jié)與展望

生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫脫硝是一種高效、經(jīng)濟(jì)、資源化的煙氣脫硫脫硝技術(shù)，筆者綜述了生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫脫硝的研究進(jìn)展，得出以下結(jié)論。生物質(zhì)活性炭煙氣脫硫技術(shù)以吸附脫硫?yàn)橹?，其脫硫性能的影響因素較多，主要有孔隙結(jié)構(gòu)、表面化學(xué)性質(zhì)以及過(guò)渡金屬的負(fù)載。發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、孔徑的合理配置、表面堿性官能團(tuán)尤其是含氮官能團(tuán)種類與數(shù)量的增加、過(guò)渡金屬的負(fù)載都能夠有效地提高生物質(zhì)活性炭脫硫性能。生物質(zhì)活性炭煙氣脫硝技術(shù)有多種，在不同煙氣溫度窗口，可采用不同的脫硝技術(shù)，從低溫區(qū)到高溫區(qū)依次為：吸附脫硝、NH3-SCR脫硝及異相還原脫硝。吸附脫硝包括NO吸附與NO氧化吸附，生物質(zhì)活性炭對(duì)NO的吸附容量較低，通過(guò)前置氧化將NO轉(zhuǎn)化為NO2，可大幅度提高生物質(zhì)活性炭對(duì)NOx脫除能力；NH3-SCR脫硝技術(shù)中，通過(guò)滲氮處理和過(guò)渡金屬負(fù)載可有效提高生物質(zhì)活性炭作為低溫SCR反應(yīng)催化劑的性能；異相還原脫硝中，生物質(zhì)活性炭比煤基活性炭表現(xiàn)出更強(qiáng)的反應(yīng)活性，較小的生物質(zhì)活性炭顆粒粒徑、較高的反應(yīng)溫度對(duì)脫硝有利。

針對(duì)生物質(zhì)活性炭脫硫脫硝的研究現(xiàn)狀，未來(lái)可在以下一些方面做進(jìn)一步地探索：1)在活性炭吸附脫除SO2及NOx技術(shù)中，活性炭的再生是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，生物質(zhì)活性炭與煤基活性炭相比，機(jī)械強(qiáng)度較低，再生機(jī)械損耗太大，經(jīng)濟(jì)性不佳。生物質(zhì)活性炭中富含N、P、K等元素，在吸附SO2與NOx后可能生成含N、P、K的化合物賦存在孔隙中，可探索生物質(zhì)活性炭脫硫脫硝制備生物緩釋肥的可行性，以實(shí)現(xiàn)資源的再利用。2)在生物質(zhì)活性炭NH3-SCR脫硝工藝中，相對(duì)于煤基活性炭與其他類型載體，生物質(zhì)活性炭無(wú)論是自身催化特性或是作為載體，性能都更為優(yōu)異，生物質(zhì)活性炭表面改性方法、擔(dān)載催化劑的篩選以及生物質(zhì)活性炭成型機(jī)械性能，將是研究和突破方向。3)目前關(guān)于生物質(zhì)活性炭異相還原脫硝反應(yīng)的研究較多，但所得出的動(dòng)力學(xué)參數(shù)由于生物質(zhì)原料、氣體組分、孔隙擴(kuò)散等原因?qū)е虏顒e較大，對(duì)于機(jī)理的認(rèn)識(shí)還缺乏進(jìn)一步的研究，迫切需要建立更為通用的動(dòng)力學(xué)模型。4)生物質(zhì)活性炭具有特有的活性，可通過(guò)表面改性和擔(dān)載催化劑實(shí)現(xiàn)對(duì)多污染物(SO2、NOx、Hg)的一體化脫除。

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