يحتوي الكربون المنشط على بنية مسام متطورة للغاية ومساحة سطحية محددة ضخمة ، لذلك لديه الامتزاز القوي ، إلى جانب سطح الكربون المنشط يحتوي على مجموعات وظيفية متعددة تحتوي على الأكسجين ، لذلك فهو حامل ممتز ومحفز ومحفز ممتاز.
1.مبدأ إزالة الكبريت الكربوني المنشط
الامتزاز منتنشيطالكربون لS SO2 يشمل الامتزاز المادي وامتصاص المواد الكيميائية. عندما لا يكون هناك بخار الماء والأوكسجين في غاز المداخن ، يحدث الامتزاز البدني بشكل رئيسي ، وكمية الامتزاز صغيرة. عندما يحتوي غاز المداخن على بخار ماء وأوكسجين كافيين، فإن إزالة الكبريت من غاز مداخن الكربون المنشط هي عملية امتصاص كيميائي وإمتزاز مادي. يحدث الامتزاز المادي أولا ، ثم الأكسدة الحفازة ل SO2 الممتزة على سطح الكربون المنشط إلى H2 SO4 في وجود الماء والأوكسجين.
2.عملية تفاعل إزالة الكبريت الكربوني المنشط في وجود H2O
يختلف إزالة الكبريت من غاز مداخن الكربون المنشط عن تكنولوجيا إزالة الكبريت الغازية الأخرى. وهي تقنية تقوم على نظرية الامتزاز المسامية الدقيقة التقليدية. ومع ذلك ، فإن عملية الامتزاز هذه تختلف تماما عن تقنية تنقية مياه الامتزاز الصناعي الشائعة ، لأنها تنطوي على نقل كتلة الامتزاز المادي متعدد المكونات ، لذلك فإن عملية الامتزاز معقدة للغاية. في وجود الماء ، في قرب سطح الكربون المنشط ، السطح ، الثقب ، المسام الكبيرة والثقب الصغير ، يمكن للجميع تشكيل الماء والبخار و SO2 و SO2-3 و SO2-4 ، والمكونات الأخرى للخليط المعقد ، ووجود هذه الجزيئات ، أو الأيونات وكميتها ، أو يمكن أن تعزز تحسين أداء الامتزاز ، أو يمكن تفعيلها القدرة على امتصاص الكربون. مشاركة H2O يغير جذريا آلية رد فعل SO2 على سطح الكربون، وهناك العديد من الفرضيات حول عملية رد الفعل. ويعتقد ليززيو، وموتشيدا، وزازورلا - أموروس وآخرون أن ال SO2 وO2 يتنافسان على المواقع النشطة. من بين ثلاثة تفاعلات أكسدة ممكنة ، يمكن تنفيذ الصيغة التالية فقط بسلاسة: C - SO2 + O2 + C - SO3 + C - O ، أي أن الأكسجين الغازي فقط يمكن أن يتفاعل مع SO2 الممتز.
يعتقد تامورا أن جزيئات H2O و SO2 و O2 يمكن امتصاصها عن طريق الكربون المنشط. وطالما كانت هناك مسافة قريبة بما فيه الكفاية بينهما وتكوين مكاني معين، فإنهما يمكن أن يتفاعلا مباشرة مع بعضهما البعض وأن يولدا في نهاية المطاف H2 SO4. في هذا النموذج النظري، معادلة الأكسدة هي C - SO2 + C - O C - SO3 +C.
ويعتقد زوادزكي وآخرون أن مشاركة H2O غيرت آلية رد فعل ثاني أكسيد الكربون على سطح الكربون، ولم يكن من الممكن إجراء تفاعل الأكسدة في غياب H2O. في وجود H2O، ومجموعات وظيفية البيراناني والإلكترونات π delocalized على سطح الكربون المنشط تتفاعل مع جزيئات H2O لتوليد H2O2، والتي يمكن أن تتأكسد H2 SO3 شكلت بعد ذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء إلى H2 SO4.
ونحن نعتقد أنه في وجود المياه، لا يتم تحديد عدد مواقع الامتزاز الفعالة من خلال حجم وعدد من micropores، ونظرية ملء micropore ليست مناسبة لإزالة الكبريت الكربون المنشط مع الغبطة المياه، وآلية تامورا ونظرية Lizzio ليست مناسبة لهذه التكنولوجيا. تحليل زوادزكي النظري هو تفسير معقول. يجب أن يتبع سطح الكربون المنشط المعادلة التالية: SO2 · H2O + H2O2 2H + -- SO2 - 4 + H2O.
3.مبدأ إزالة النيتروجين عن طريق الكربون المنشط
يمكن تقسيم تكنولوجيا إزالة الكربون المنشط إلى طريقة الامتزاز ، وطريقة الحد من الحفاز الانتقائي NH3 وطريقة الحد من الكربون الساخن. طريقة الامتزاز يستخدم هيكل microporous ومجموعات وظيفية من الكربون المنشط لامزاز أكاسيد النيتروجين، ويؤأكسد NO مع انخفاض التفاعل إلى NO2 مع التفاعل عالية. على آلية المنشطات امتصاص الكربون أكاسيد النيتروجين، لا تزال هناك اختلافات كبيرة بين الباحثين. تستخدم طريقة الحد من الحفز الانتقائي NH3 الكربون المنشط لامتزاز أكاسيد النيتروجين لتقليل طاقة تنشيط التفاعل بين أكاسيد النيتروجين وNH3 وتحسين معدل استخدام NH3. أسلوب الحد من الكربون الساخن هو استخدام الكربون وتفاعل أكاسيد النيتروجين في درجة حرارة عالية لتوليد ثاني أكسيد الكربون و N2، والميزة هي أنه لا توجد حاجة لمحفز، والكربون الصلب هو رخيص، مصدر واسع، يمكن إعادة تدوير الحرارة الناتجة عن رد الفعل. ومع ذلك، تظهر الدراسات الحركية أن التفاعل بين O2 والكربون هو في وقت أبكر من ذلك بين أكاسيد النيتروجين والكربون، وبالتالي فإن وجود O2 في غاز المداخن يزيد من استهلاك الكربون.
وتظهر النتائج أن الامتزاز من ثاني أكسيد الكبريت على الكربون المنشط هو في المقام الأول الامتزاز الكيميائي، وكفاءة إزالة الكبريت هي أكثر من 96٪ مع مزيج من SO2 عالية النقاء والهواء وبخار الماء لمحاكاة غاز المداخن الصناعية الفعلية. ويستخدم مزيج أكاسيد النيتروجين عالية النقاء والهواء وبخار الماء لمحاكاة غاز المداخن الصناعي الفعلي، ويشمل الامتزاز لأكاسيد النيتروجين عن طريق الكربون المنشط الامتزاز المادي وامتزاز المواد الكيميائية. في ظل عدم وجود غاز ثاني أكسيد الكربون في تدفق الغاز ، تكون كفاءة إزالة النيتروجين للكربون المنشط أعلى من 75٪ عندما يصل الكربون المنشط إلى توازن الامتزاز الديناميكي. واستخدم خليط من غاز الكبريت عالي النقاوة وأكاسيد النيتروجين والهواء وبخار الماء لمحاكاة غاز المداخن الصناعي الفعلي. وعندما كان ثاني أكسيد الكبريت وأكاسيد النيتروجين موجودين في تدفق الغاز، زادت قدرة الامتزاز ووقت تشبع الامتزاز للكربون المنشط، في حين لم تتغير كفاءة إزالة الكبريت وسرعة الامتزاز وطول نطاق الامتزاز إلا قليلا. نظرا لاستبدال NO ب SO2 ، فإن قدرة امتصاص أكاسيد النيتروجين ووقت توازن الامتزاز الديناميكي للكربون المنشط ينخفض بشكل حاد ، وكفاءة إزالة النيتروجين منخفضة جدا ، ويزيد طول نطاق الامتزاز بأكاسيد النيتروجين ، وتنخفض سرعة الامتزاز. لا يشغل SO2 ولا NOx مركز الامتزاز النشط وحده ، ولكن يتعايشان في مركز الامتزاز النشط. الكربون المنشط يشبع SO2 بشكل تفضيلي بشكل انتقائي ، ويتم استبدال أكاسيد النيتروجين من الامتزاز المادي وحلها من قبل SO2. يمكن لأكاسيد النيتروجين Chemisorbed تعزيز الامتزاز من الكربون المنشط على SO2. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يعزز ثاني أكسيد الكبريت أيضا امتصاص أكاسيد النيتروجين عن طريق الكربون المنشط.
