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脱硫化氢活性炭的再生方法


  硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体,会对环境造成极大的影响。近年来,用活性炭脱除气体中低浓度的硫化氢是一种经济而有效的方法,其基本原理是在有一定氧气和水分的情况下,活性炭作为催化剂将硫化氢催化氧化成为单质硫。因为生成的硫堆积在活性炭孔道里面,活性炭到一定时候容易失活,必须进行再生。脱硫化氢活性炭的再生方法原理主要是转化为单质硫;因此,对活性炭进行再生的关键是要脱除活性炭孔道里面的硫。

  脱硫化氢活性炭的方法常采用水蒸汽再生,另外是采用氮气或惰性气体对活性炭进行热再生,但再生效果并不是很理想。为了解决活性炭的再生问题,本文研究采用溶剂法和气体再生法,将活性炭孔道内的单质硫通过氧化或者还原,使失活后的活性发得到再生。

  一、脱硫化氢活性炭的再生方法研究部分

  1.溶剂再生本文研究对象主要采用的再生溶剂有: H2O2溶液、HNO3溶液以及NaOH溶液。分别把失活后的活性炭3g装入盛有30 mL上述不同质量分数的溶液的烧杯中,加热到定温度后维持一段时间,取出活性炭,在70℃烘干,得到不同条件下的样品1#~ 8#。

  2.气体再生
  本文研究采用的再生气体主要有:高纯N2,含10%O2的N2,H2。气体再生装置如下图所示。实验时气体流量为150 m/min;用程序升温装置控制再生温度。再生出口气体用碱液进行处理。得到不同条件下的样品9#~15#。

活性炭
  3.活性炭比表面积(SN2) 的测定
  氨低溢(77 K)吸附等温线在物理吸附仪上进行。按照标准的操作程序,先在一定温度下抽真空,进行脱气干燥12 h以上,以保证试样初始吸附相对压力p/po在10-8以下。

  二、研究脱硫化氢活性炭的再生方法结果与讨论

  1.溶剂法再生结果分析
  从表1可看出,用NaOH溶液再生几乎没有任何效果,而H2O2和HNO3都能在一定程度上将反应生成的单质硫再生脱出,这是因为H2O2和HNO3都具有氧化性,能将活性炭孔道中的硫氧化生成SO2,从而使活性炭得到再生。 由于是氧化反应,所以温度越高,反应时间越长,硫的脱除率更高一些。表中还可以看到,溶液的浓度高一些,硫的脱附率要大一些,用H2O2比HNO3能将活性炭孔道中的单质硫氧化得更彻底,所以用H2O2的效果比HNO3好。
  2.气体热再生活性炭结果分析
  表2中我们可以看出,直接用氮气热再生的时候,当温度为500℃时比在400℃时效好,这是因为单质硫的沸点为沸点44.6℃,当温度为400℃时未达到它的沸点,而500℃时超过了沸点,但是用含有20%O2的N2再生比纯N2再生效果要好,这是因为硫化氢转化成的单硫与活性炭表面结合比较紧密,用热再生的只能有小部分单质硫脱附出来,而再生气体中含有氧气能够将活性炭孔道中的硫氧化,这样效果好于热再生,反应中出口能检测到SO2就证实了这个结果。
  3.再生后的活性炭性能比较
  通过溶剂法和气体再生后的样品,根据再生后的效果,选取了几种进行各种性能的比较,结果见表3。反应条件为:反应温度25℃,湿度40%,硫化氢体积分数为3.80×10-4,当硫化氯出口浓度为1.0×10-6时为活性炭的穿透点。
  研究结果表明:对失活后的活性炭可以用溶剂法和气体再生,脱硫化氢活性炭的再生方法其实质都是需要将活性炭孔道里的单质硫脱除。通过氧化还原反应使失活的活性炭再生,效果要好于热再生。