So với than hoạt tính thông thường, sợi than hoạt tính có những ưu điểm rõ ràng về tính chất vật lý và hóa học. Là vật liệu hấp phụ xốp nano, sợi than hoạt tính có cấu trúc dạng sợi mảnh với đường kính khoảng 20μm và độ bền cao, và có thể được gia công thành nhiều hình dạng khác nhau (như nỉ, vải, v.v.). Diện tích bề mặt riêng lên đến 2 000m2 / g, diện tích bề mặt của nó gấp một trăm hoặc thậm chí một nghìn lần than hoạt tính, do đó làm tăng đáng kể khả năng hấp phụ và xúc tác; Bởi vì lỗ xốp của nó là lỗ xốp bề mặt quy mô nano (& lt; 2 nm), số lượng dồi dào và cách sắp xếp đồng nhất, không chỉ có thể làm giảm sức cản khuếch tán của khí trong quá trình hấp phụ mà còn dễ dàng tái tạo sợi than hoạt tính. trong quá trình giải hấp.
Do sự làm giàu các lỗ xốp nano trên bề mặt sợi than hoạt tính (hiệu ứng rây phân tử), nó có thể loại bỏ SO2 nồng độ cực thấp, điều mà ngay cả quy trình khử lưu huỳnh ướt với hiệu suất khử lưu huỳnh cao nhất hiện nay cũng không thể thực hiện được. có thể được sử dụng để khử lưu huỳnh và khử khí thải của nhà máy điện, nhưng cũng có thể được sử dụng để cải thiện môi trường tại các giao lộ đông đúc, công viên và những nơi khác. Ngoài ra, quá trình khử nitơ không cần phải thêm chất phản ứng bổ sung, có thể đạt được đồng thời khử lưu huỳnh và khử nitơ, tính kinh tế toàn diện tốt hơn so với than hoạt tính. Do có ưu điểm là quy trình đơn giản, không gây ô nhiễm thứ cấp và tận dụng được tài nguyên một cách có thể tái tạo nên phương pháp này đã trở thành điểm nóng trong nghiên cứu bảo vệ môi trường trên toàn thế giới.
1. nguyên tắc khử lưu huỳnh bằng sợi than hoạt tính
Dựa trên sợi than hoạt tính có hiệu suất hấp phụ không thể so sánh được với than hoạt tính thông thường, nó có triển vọng ứng dụng rộng rãi để loại bỏ SO2. Nguyên tắc phản ứng loại bỏ liên tục SO2 ra khỏi khí thải bằng sợi than hoạt tính được thể hiện trong Hình 1. Sau khi hấp phụ trên sợi than hoạt tính, SO2 được xúc tác thành SO3 với sự có mặt của oxy. Sau đó SO3 phản ứng với hơi nước trong khí thải để tạo thành axit sunfuric, được rửa giải bởi nước ngưng tụ quá nhiều trên sợi than hoạt tính, do đó làm trống vị trí hấp phụ của SO2 và làm cho SO2. điều này không chỉ có thể tránh được sự mất mát và suy giảm hoạt động của vật liệu carbon do mài mòn hoặc tái sinh, mà còn tránh được việc tái sinh thường xuyên vật liệu carbon, do đó giảm chi phí vận hành.
2.Removal of NOx
NOx cũng là một trong những chất chính gây ô nhiễm không khí. Việc loại bỏ NOx khỏi khí thải bằng quá trình khử xúc tác chọn lọc NH3 (SCR) đã được sử dụng rộng rãi, và các chất xúc tác thường được sử dụng là oxit kim loại, zeolit và than hoạt tính. Để đảm bảo tốc độ khử NOx cao, cần sử dụng xúc tác oxit kim loại và xúc tác zeolit trong khoảng nhiệt độ 180 ~ 330℃, nhiệt độ quá cao, NH bị oxi hóa; Nhiệt độ thấp làm cho hoạt tính của chất xúc tác thấp. Nhược điểm của quá trình SCR là đôi khi cần phải hâm nóng lại khí thải. Sau khi xử lý hoạt hóa bằng axit sulfuric, sợi than hoạt tính gốc nhựa đường thực hiện quá trình khử NOx trong khí thải bằng xúc tác có chọn lọc. Khi hàm lượng oxy trong khí nhỏ hơn 10%, hoạt tính của xúc tác khử chọn lọc NOx được cải thiện đáng kể. I. Mochida và cộng sự. đã nghiên cứu một cách có hệ thống hiệu suất xúc tác của một loạt các sợi than hoạt tính dựa trên nhựa đường và phát hiện ra rằng một sợi than hoạt tính có thể giảm NO trong khí thải xuống dưới 10mL / m3 ở nhiệt độ phòng. Đồng thời, nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng sau khi xử lý gia nhiệt ở nhiệt độ cao, sợi than hoạt tính có hoạt tính cao hơn.
M. Shirahama và cộng sự. nạp urê trên sợi than hoạt tính ở nhiệt độ phòng và loại bỏ NO trong không khí khử, có thể giảm NO từ 50 đến 1000mL / m3 thành nitơ, và có thể tiếp tục giảm cho đến khi urê được tiêu thụ hết.
3. Hướng nghiên cứu khử lưu huỳnh bằng sợi than hoạt tính hết hàng
So với các phương pháp khử lưu huỳnh và khử nitơ khác, khử lưu huỳnh và khử nitơ sợi than hoạt tính có ưu điểm là quy trình đơn giản, không gây ô nhiễm thứ cấp, tái sử dụng tài nguyên và có triển vọng ứng dụng rất rộng rãi. Tuy nhiên, có nhiều nghiên cứu cơ bản về cơ chế phản ứng, điều chế và biến tính sợi than hoạt tính, đồng thời khử lưu huỳnh và khử nitơ. Ngoài ra, ở khía cạnh thực tiễn, thiết kế quy trình cũng là nội dung cần nghiên cứu thêm. Do đó, các hướng nghiên cứu chính của quá trình khử lưu huỳnh và khử nitơ sợi than hoạt tính trong tương lai có thể tóm tắt như sau:
(1) Cơ chế bên trong của quá trình khử lưu huỳnh và khử nitơ của sợi than hoạt tính, đặc biệt là mối quan hệ giữa các nhóm chức bề mặt và hiệu suất khử lưu huỳnh và khử nitơ;
(2) Phương pháp biến tính của sợi than hoạt tính;
(3) Sự tương tác giữa quá trình khử lưu huỳnh và khử nitơ sợi than hoạt tính, và việc tối ưu hóa các điều kiện khử lưu huỳnh và khử nitơ.
