1.2 活性炭吸附工艺

工业上利用活性炭净化烟气中的污染物，设计了活性炭工艺法，主要有：单级活性炭法、两级活性炭法、以及逆流式活性炭法。

单级活性炭法由吸附系统、解吸再生系统、副产物回收利用系统三部分构成，应用最广泛。有文献表明，宝钢湛江某钢铁基地单台烧结机上采用了单级活性炭法，其治理效果见表1。

由表1可知，单级活性炭法的脱硝效率并不高，只有62.6%。这是由于当SO2和NOX同时存在时，当SO2浓度高于NH3时，NH3会与SO2反应生成铵盐被消耗。针对NOX的脱除率低的问题，设计了改进的活性炭法，主要有两级活性炭法和逆流式活性炭法。

两级活性炭法工艺主要由烟道系统、两级吸附系统、解吸系统、活性炭储运系统组成。其中两级吸附系统是由一级、二级吸附塔串联组成，每级吸附塔由4个吸附单元组成，每个单元由左右对称的六个反应室组成，分别为前室、中室、后室，其净化效果为：烧结工序产生的SO2浓度为430.50mg/Nm3;NOX浓度为277.50mg/Nm3。经两级活性炭工艺处理后，排放的SO2浓度为0.75mg/Nm3，净化效率为99.83%;NOX浓度为30.25mg/Nm3;净化效率为89.10%。

该法与单级活性炭吸附法相比，可以有效的脱除SO2和NOX，特别是对于NOX，其脱除率可以达到89.10%，远远高于单级活性炭吸附法。这是由于烧结烟气经前室和中室脱硫除尘后，再经后室，导致烟气中SO2的浓度降低，使得NH3可以直接与烟气中NOX发生反应形成N2。

逆流式活性炭法工艺的特点在于将脱硫和脱硝功能分开，脱硫段在上、脱硝段在下，通过活性炭自上而下，烧结烟气自下而上的运动，使得活性炭可以充分吸附烟气中的污染物，这样解决了活性炭法交叉运动中饱和程度不一致的问题，又有利于NOX被氨气还原为N2。河钢集团的邯钢公司采用了此工艺，脱硫、脱硝效率达到了99.3%和91.1%。

综上可知，改进后的活性炭工艺是遵循先脱硫后脱硝的原理来净化烟气，在脱硝方面有明显的提高，但可能需要采用大量的活性炭作为吸附剂以及催化剂，导致了运行费用可能偏高，且容易产生大量的固废，因此不利于推广。

1.3 改性活性炭

改性活性炭法是通过化学的方法来改变活性炭上的官能团、比表面积等，从而提高多种污染物的脱除效率和有针对性的提高某种污染物脱除率。目前，主要改性的方法有酸碱法、负载金属法等。工业上采用的活性炭为直径9mm 的圆柱形活性炭，但对于改性活性炭的运用则很少，主要停留在研究阶段。

黄帮福等人采用硝酸镍浸渍法制备载镍活性炭，并模拟烧结烟气开展了脱硫实验。研究表明，普通活性炭在30℃时，可以保持19min的脱硫率在80%以上，硫容为4.22mg/g;改性后活性炭在60℃时，可以保持147min的脱硫率在80%以上，硫容为54.18mg/g。同时利用HNO3对载镍活性炭进行改性研究表明，在HNO3的作用下，温度为60℃时，载镍活性炭的脱硫效率可以保持132min在在80%以上，硫容为62.21mg/g。

刘越等人制备了一种以氮掺杂活性炭为载体的低温SCR 催化剂。该催化剂通过氨气灼烧法制备的氮掺杂活性炭为载体，结合Mn、V、Fe、Co、Cu等金属氧化物。通过氨气灼烧法制备，改性活性炭的表面增加了碱位点数量，使得NO 和O2的吸附量增大，导致了更多的NO 氧化为NO2。且经金属氧化物负载处理后的催化剂，在其表面形成了大量的酸位点，因此有助于提高了对NH3的吸附性能，从而提高对NO的吸附。研究表明，在80～180℃范围内可以达到55%～90%的氮氧化物去除效率。

张讯等人制备了一种蜂窝状活性炭。经研究表明，制备的蜂窝状活性炭具有比表面积大、机械强度高等优点。通过在蜂窝活性炭上负载活性组分，在低温时脱硝效率能够达到80%以上。不同改性活性炭脱除效率见表2。

由表2可知，与普通活性炭相比，改性后活性炭的耐温性能明显的提高，同时80%以上脱除效率可以保持的更久。这是由于通过对活性炭的改性，使得活性炭的比表面积、活性炭表面基团数量及种类发生改变，从而使得改性后活性炭在脱除烟气中的污染物的效率明显提高。

与前面介绍的活性炭工艺相比较，两种方法的作用原理、工艺方法和各自的优缺点各有不同。对于不同污染物种类和含量的烟气处理过程需要进行针对性的选择，表3中对两种活性炭处理烟气过程中的作用原理、方法和各自的优缺点进行了总结。

由表3可知，活性炭工艺中两级活性炭法工艺、逆流式活性炭法工艺等改进工艺更加有利于净化烟气，但活性炭的用量较大;改性活性炭可以根据具体要脱除的污染物来设计，而且在高温下不影响脱除效果，但生产成本较高。因此选择合适的方法脱除烟气中的有害物质还需根据实际的需要。

2 结论

活性炭的内部具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积，其化学稳定性和热稳定性好，表面含有多种含氧官能团，具有很强的吸附能力。目前，活性炭工艺在治理烧结烟气上主要有：单级活性炭法、两级活性炭法、逆流式活性炭法等。在净化烧结烟气时，两级活性炭法和逆流式活性炭法可以有效地去除烟气中的SO2、NOX等污染物，但相对的活性炭用量变大，可能导致二次污染。而改性活性炭虽然可以达到同时处理多种污染物，但目前依然停留在实验探究阶段，还未实际应用在工业上。因此，活性炭技术用于钢铁厂烧结烟气脱硫脱硝技术仍属探索阶段，各种设计工艺的脱硝效率、运行成本、二次污染、装备设施的合理性等都需进一步研究。返回搜狐，查看更多