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    脫硫化氫活性炭的再生方法


      硫化氫是一種具有臭雞蛋氣味的有毒氣體,會對環境造成極大的影響。近年來,用活性炭脫除氣體中低濃度的硫化氫是一種經濟而有效的方法,其基本原理是在有一定氧氣和水分的情況下,活性炭作為催化劑將硫化氫催化氧化成為單質硫。因為生成的硫堆積在活性炭孔道里面,活性炭到一定時候容易失活,必須進行再生。脫硫化氫活性炭的再生方法原理主要是轉化為單質硫;因此,對活性炭進行再生的關鍵是要脫除活性炭孔道里面的硫。

      脫硫化氫活性炭的方法常采用水蒸汽再生,另外是采用氮氣或惰性氣體對活性炭進行熱再生,但再生效果并不是很理想。為了解決活性炭的再生問題,本文研究采用溶劑法和氣體再生法,將活性炭孔道內的單質硫通過氧化或者還原,使失活后的活性發得到再生。

      一、脫硫化氫活性炭的再生方法研究部分

      1.溶劑再生本文研究對象主要采用的再生溶劑有: H2O2溶液、HNO3溶液以及NaOH溶液。分別把失活后的活性炭3g裝入盛有30 mL上述不同質量分數的溶液的燒杯中,加熱到定溫度后維持一段時間,取出活性炭,在70℃烘干,得到不同條件下的樣品1#~ 8#。

      2.氣體再生
      本文研究采用的再生氣體主要有:高純N2,含10%O2的N2,H2。氣體再生裝置如下圖所示。實驗時氣體流量為150 m/min;用程序升溫裝置控制再生溫度。再生出口氣體用堿液進行處理。得到不同條件下的樣品9#~15#。

    活性炭
      3.活性炭比表面積(SN2) 的測定
      氨低溢(77 K)吸附等溫線在物理吸附儀上進行。按照標準的操作程序,先在一定溫度下抽真空,進行脫氣干燥12 h以上,以保證試樣初始吸附相對壓力p/po在10-8以下。

      二、研究脫硫化氫活性炭的再生方法結果與討論

      1.溶劑法再生結果分析
      從表1可看出,用NaOH溶液再生幾乎沒有任何效果,而H2O2和HNO3都能在一定程度上將反應生成的單質硫再生脫出,這是因為H2O2和HNO3都具有氧化性,能將活性炭孔道中的硫氧化生成SO2,從而使活性炭得到再生。 由于是氧化反應,所以溫度越高,反應時間越長,硫的脫除率更高一些。表中還可以看到,溶液的濃度高一些,硫的脫附率要大一些,用H2O2比HNO3能將活性炭孔道中的單質硫氧化得更徹底,所以用H2O2的效果比HNO3好。
      2.氣體熱再生活性炭結果分析
      表2中我們可以看出,直接用氮氣熱再生的時候,當溫度為500℃時比在400℃時效好,這是因為單質硫的沸點為沸點44.6℃,當溫度為400℃時未達到它的沸點,而500℃時超過了沸點,但是用含有20%O2的N2再生比純N2再生效果要好,這是因為硫化氫轉化成的單硫與活性炭表面結合比較緊密,用熱再生的只能有小部分單質硫脫附出來,而再生氣體中含有氧氣能夠將活性炭孔道中的硫氧化,這樣效果好于熱再生,反應中出口能檢測到SO2就證實了這個結果。
      3.再生后的活性炭性能比較
      通過溶劑法和氣體再生后的樣品,根據再生后的效果,選取了幾種進行各種性能的比較,結果見表3。反應條件為:反應溫度25℃,濕度40%,硫化氫體積分數為3.80×10-4,當硫化氯出口濃度為1.0×10-6時為活性炭的穿透點。
      研究結果表明:對失活后的活性炭可以用溶劑法和氣體再生,脫硫化氫活性炭的再生方法其實質都是需要將活性炭孔道里的單質硫脫除。通過氧化還原反應使失活的活性炭再生,效果要好于熱再生。

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