活性炭脱硫脱硝原理分析

  活性炭脱硫脱硝技术是一种高效的烟气净化方法，其工作原理基于活性炭的物理吸附与化学催化协同作用，具体机制如下：

 一、脱硫工作原理（SO₂去除）

‌吸附与催化氧化‌

活性炭发达的孔隙结构（微孔、中孔）可物理吸附烟气中的SO₂19。同时，其表面含氧官能团（羧基、酚羟基等）及金属成分（铁、锰氧化物）作为活性位点，在氧气和水共存条件下，催化SO₂氧化为SO₃，并进一步生成硫酸（H₂SO₄）吸附于孔隙中：

\ce2SO2+O2−>[催化剂]2SO3\ceSO3+H2O−>H2SO4

温度影响‌

‌低温段（20–100℃）‌：以物理吸附为主；

‌中温段（100–160℃）‌：催化氧化作用增强，生成SO₃9；

‌高温段（>250℃）‌：形成稳定的硫酸盐化学吸附9。

二、脱硝工作原理（NOₓ去除）

‌催化还原反应‌

活性炭作为催化剂载体，在氨（NH₃）存在下，促进NOₓ选择性催化还原（SCR）反应，生成氮气（N₂）和水：

[活性炭催化剂]

\ce4NO+4NH3+O2−>[活性炭催化剂]4N2+6H2O

‌吸附与表面反应‌

活性炭可吸附NO，并通过表面官能团直接参与还原反应，尤其在120–180℃中低温区间效率较高111。

 三、协同脱除与核心优势

‌多污染物一体化处理‌

活性炭可同步脱除SO₂、NOₓ，并吸附重金属、二噁英等污染物，实现“一剂多效”9。

‌适应性强‌

对烟气温度、湿度波动耐受性好，适合中低温（120–180℃）工况，且无需额外加热烟气19。

‌高硫容与长寿命‌

优化后的活性炭硫容可达10%以上，通过再生可重复使用，降低运行成本16。

四、活性炭再生原理

饱和后的活性炭通过热再生恢复活性：

‌再生温度‌：450–500℃（蒸汽或惰性气体环境）；

‌再生过程‌：孔隙中吸附的H₂SO₄或硫单质（S）受热分解或升华，释放SO₂或硫蒸气，经回收可制硫酸或硫磺910。

 总结流程

烟气 → ‌活性炭床层‌

├── SO₂ → 吸附 → 催化氧化 → 储存为H₂SO₄

├── NOₓ → NH₃协同 → 催化还原为N₂和H₂O

└── 重金属/二噁英 → 物理吸附

↓

‌再生阶段‌：热解析回收硫资源 → 活性炭循环利用