问题：活性焦脱除SO2的研究
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时间：2022-05-10 09:25:39 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

【摘要】如何除去排放废气中的二氧化硫，以及保护环境，成了世界性课题，
废气中的二氧化硫很难除尽，特别是当浓度很低时，脱除其中的二氧化硫将是
更加困难的，是一个急需要解决的问题。近年来，随着活性焦的广泛应用，研
究者发现将其用于制备脱硫剂，具有成本低、操作简便、脱硫效率高等特点。
本文即采用了这种原材料加以改良，制备了改性活性焦脱硫剂。

【关键词】脱硫；二氧化硫；制备；脱硫剂

前言：

二氧化硫是一种无色有刺激性气味的气体，比空气重，影响呼吸道，对人体有
毒性，在火电厂、炼油厂、钢铁厂、有色冶金、化工、水泥制造业等部门排放
的气体中均含有大量的二氧化硫。二氧化硫导致酸雨对水生态系统、农业生态
系统以及人体健康等均有危害，造成重大经济损失。二氧化硫污染属于低浓度
的长期污染，对生态环境是一种慢性、叠加性的长期危害。二氧化硫的污染问
题已经引起了各国政府的关注，制订了排放废气中二氧化硫的含量标准，而且
标准呈现越来越严的趋势，脱除二氧化硫势在必行。

一、活性焦的改性实验

1、活性焦的制备与改性

将褐煤干燥并粉碎，经硫酸浸泡烘干后，进行炭化处理即得高活性的褐煤半
焦。将褐煤半焦与焦煤混合并加入适量的焦油搅拌均匀后成型，然后再加温活
化，便制得活性焦。加入不同种金属氧化物浸渍，便制得改性活性焦。

2、实验原材料

实验原材料主要有：MnO2，Fe2O3，Cr2O3，Na2S2O3，O2，N2，褐煤、焦油、
硫酸、碘液等。

3、实验方法

（1）脱硫实验：在一定温度下，将含有SO2的模拟烟气通入装有活性焦（或改
性活性焦）的脱硫反应塔中，测定反应塔进口和出口处SO2的质量分数，最后
计算脱硫率。

（2）改性活性焦碘吸附率实验：取碘浓度为0.005mol/dm3的碘液10L，加入
0.2g改性活性焦，10min后取上清液2L，用Na2S2O3浓度为0.05mol/dm3的溶液
滴定，最后计算出碘的吸附率。

二、实验结果与讨论

1、活性焦的改性

按上述方法制备活性焦，并用MnO2，Fe2O3，Cr2O3进行改性，测定改性前后碘
的吸附率，实验结果见表1。

从表1可以看出：用MnO2，Fe2O3，Cr2O3对活性焦进行改性，改性焦的碘吸附
率均有一定的提高，而且随金属氧化物含量的增加而增加。但质量分数大于
20%时，改性活性焦的碘吸附率低于未改性活性焦的性能。因此，金属氧化物
的质量分数不宜超过15%。另外，总的来看，MnO2的改性效果最佳，故对MnO2
改性活性焦脱硫效果及其它做进一步的研究。

具体配方：按照质量比为M（MnO2）：M（JAC）=1：20，，2：20，3：20分别
制备质量分数为5%，10%，15%。

实施方法：

（1）取5gMnO2溶解到100ml蒸馏水中进行溶解，充分溶解后，加入100g活性
焦，浸渍24h，进行过滤，留澄清液体，过滤后的活性焦，在90℃下干燥3h，
然后转到马弗炉中焙烧，按照每小时100℃程序升温至300℃，焙烧2h，即得5%
改性活性焦。

（2）取10gMnO2溶解到100ml蒸馏水中进行溶解，充分溶解后，加入100g活性
焦，浸渍24h，进行过滤，留澄清液体，过滤后的活性焦，在90℃下干燥3h，
然后转到马弗炉中焙烧，按照每小时100℃程序升温至300℃，焙烧2h，即得
10%改性活性焦。

（3）取15gMnO2溶解到100ml蒸馏水中进行溶解，充分溶解后，加入100g活性
焦，浸渍24h，进行过滤，留澄清液体，过滤后的活性焦，在90℃下干燥3h，
然后转到马弗炉中焙烧，按照每小时100℃程序升温至300℃，焙烧2h，即得
15%改性活性焦。

（4）取20gMnO2溶解到100ml蒸馏水中进行溶解，充分溶解后，加入100g活性
焦，浸渍24h，进行过滤，留澄清液体，过滤后的活性焦，在90℃下干燥3h，
然后转到马弗炉中焙烧，按照每小时100℃程序升温至300℃，焙烧2h，即得
20%改性活性焦。

（5）5%、10%、15%、20%的Fe2O3，Cr2O3的制备同上。

2、MnO2改性活性焦脱硫效果

2.1 吸附温度与脱硫效率的关系

将颗粒粒度为1 mm左右的活性焦或改性活性焦颗粒装入脱硫反应塔中，在实验
温度分别为60℃，80℃，100℃，120℃，140℃，160℃的条件下，进行脱硫实
验，吸附时间为40 min。实验结果见表2。

从表2可以看出，MnO2改性活性焦的脱硫效率明显高于未改性活性焦的脱硫效
率，温度对脱硫效率有一定影响，当温度在60℃和120℃时，活性焦脱硫效果
最好。关系如图2所示：

2.2 吸附时间与脱硫效率的关系

在温度为60℃的条件下，进行不同吸附时间的脱硫实验，其他条件同前。实验
结果见表3。

从表3可以看出，未改性活性焦在60 min内，保持脱硫效率90%；而MnO2质量分
数为10%和15%的改性活性焦，当吸附时间达到100 min时，脱硫效率仍保持在
90%以上，且在相应的时间内改性活性焦的脱硫效率始终高于未改性活性焦。

关系如图3所示：

微信截图_20180914105155.png

微信截图_20180914105215.png

从表4可以看出，当空速在为1500h-1或2000h-1时，硫容达到最高值，而且十
分接近，所以实验中，确定空速为1500h-1为最佳空速。

2.4 H2S对SO2吸附的影响

为了考察H2S对脱硫剂吸附SO2是否存在影响，在原入口气体中加入H2S气体，
其浓度比为H2S：SO2=1：10，实验数据如表5所示：

微信截图_20180914105246.png

从表5可以看出，在原气体中加入H2S后，硫容有所下降，说明H2S存在对脱硫
性能有所影响，这可能是因为脱硫剂在吸附SO2的同时也吸附了H2S。

2.5 O2浓度对SO2吸附的影响

分别考察活性焦在床层温度为120℃、空速为1500/h-1下，O2浓度为1%、3%、
5%、8%、12%时，O2浓度对脱硫性能的影响，实验结果见图2。从表5可以看
出，在原气体中加入H2S后，硫容有所下降，说明H2S存在对脱硫性能有所影
响，这可能是因为脱硫剂在吸附SO2的同时也吸附了H2S。

2.5 O2浓度对SO2吸附的影响

分别考察活性焦在床层温度为120℃、空速为1500/h-1下，O2浓度为1%、3%、
5%、8%、12%时，O2浓度对脱硫性能的影响，实验结果见图2。

微信截图_20180914105311.png

从图4可以看出，当氧气浓度高于5%时，随着氧气浓度的提高，活性焦的脱硫
效率基本不变。

主要原因是氧气浓度已足够大，其浓度的改变不会再影响活性焦对SO2的催化
氧化。当氧气浓度低于5%，活性焦的脱硫效率很快降低，原因可能是氧气浓度
低时，氧气的扩散速率低，致使部分SO2未参与反应就通过了床层，导致活性
焦脱硫效率的下降。

2.6 水蒸气浓度对脱硫效率的影响

分别考察活性焦在床层温度为120℃、空速为1500 h-1下，分别考察水蒸气浓
度为4%、8%、12%、16%时，水蒸气浓度对脱硫性能的影响，实验结果见图5。

微信截图_20180914105317.png微信截图_20180914105317.png

从图5可以看出，当水蒸气浓度小于12%时，随着水蒸气浓度的增加，活性焦的
脱硫效率提高；

当水蒸气浓度继续增加，活性焦的脱硫效率又下降。这是由于水蒸气浓度增加
后容易在活性焦表面

形成水膜，影响了气体的扩散，导致脱硫效率的下降。

3、MnO2改性活性焦再生后脱硫效率

采用经过四次再生后的MnO2质量分数为15%改性活性焦进行脱硫实验，实验温
度60℃。实验结果见表6。

微信截图_20180914105359.png

由表6的实验结果表明，含15%MnO2的改性活性焦，虽然经过四次再生，但脱硫
率仍高于未改性活性焦，而且在80 min内脱硫效率仍保持在90%以上。

4、MnO2改性活性焦再生次数与碘吸附率之间的关系

取不同再生次数的含15%MnO2的改性活性焦碘吸附实验，实验条件同前。实验
结果见表7。

微信截图_20180914105509.png

从图6可以看出，含15%MnO2的改性活性焦经四次再生后，仍能保持较高的碘吸
附率，而且与没有经过再生的未改性活性焦的碘吸附率持平。另外，与未改性
活性焦相比，改性活性焦的碘吸附率平均高九个百分点，这说明含MnO2的改性
活性焦的再生性能好，使用寿命长。因此，处理成本也将有所降低。

三、结论

1、用MnO2，Fe2O3，Cr2O3改性后的活性焦，碘的吸附率均明显提高，其中
MnO2的改性效果最好。

2、用MnO2对活性焦改性，可以延长吸附时间，而且MnO2的质量分数对改性活
性焦的脱硫效果和吸附时间有影响，当MnO2的质量分数在10%~15%时效果最
好。

3、温度对MnO2改性活性焦的脱硫效果有一定影响，在60℃和120℃时脱硫效率
最高；空速为1500h-1时，硫容最高；O2及水蒸气及H2S均对SO2的脱除有一定
的影响。

4、MnO2改性活性焦易于再生，再生后的吸附性能明显优于未改性活性焦。

[该帖子已被ccdongshi在2023-02-21 15:26:33编辑过]

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