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用活性炭吸附法脫除氮氧化物

來源：廣州市怡森環保設備有限公司   2024年11月28日 08:11   26

用活性炭吸附法脫除氮氧化物


　　氮氧化物(NOx)作為一類重要的空氣污染物,主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),另外還有N2O4、N2O、N2O5等。一般認為，NOx的吸附轉化機理是NO2、NO、O2首先吸附在活性炭上，在其活化位上吸附態的NO被氧化為NO2某些活性炭有使NOx成為N2的還原能力,當NOx在活性炭上累積到一定程度時,便會發生解吸。活性炭吸附法脫除氮氧化物具有工藝簡單、效率高等特點。

　　一、研究活性炭吸附法脫除氮氧化物的對象和條件

　　本文研究NO和NOx裝置如圖1所示,廢氣由(NO2+ NO + N)和O2配制而成，通過調節流量計的閥門來改變O2、NOx和N2的濃度,本實驗研究中氣體總流量為40LAh。吸附塔是內徑為14 mm的玻璃管,外壁是加熱裝置，通過超級恒溫水浴來維持吸附器內管的恒溫，研究時吸附劑放在吸附器內管內,反應后的氣體排入通風櫥。

活性炭吸附法脫除氮氧化物裝置圖

　　二、吸附轉化試驗結果

　　條件:吸附劑質量為5g(床層高度約為5cm),進口NOx濃度約為1000 ppm(其中NO與NO2的體積比約為5.5),氧氣含量10% ,溫度為22℃。實驗所得出口濃度隨時間的變化結果如圖2所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖2可以看出:出口處NO2的濃度幾乎沒有發生改變,處也沒有超過1ppm,這表明此種活性炭對NO2的吸附效果良好。出口處NO的濃度迅速增加至70 ppm,維持一段時間內濃度基本不變后又迅速增加；NOx的出口濃度隨時間的變化趨勢與NO基本一致 ,兩條曲線幾乎重合。這是由于活性炭對NO吸附效果沒有對NO2的吸附效果好,因此出口處濃度上升很快。

　　三、活性炭質的影響

　　在入口NOx濃度約為1427ppm(其中NO與NO2的體積比約為5)，氧氣含量10%，溫度為22℃的條件下，分別用質量為5g、7g、9 g的活性炭試驗,圖3所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖3可以看出:隨著活性炭質量的增加,穿透時間變長。原因:(1)隨著吸附劑質量的增加,其吸附總容量增大; (2)隨著吸附劑質量的增加，床層高度增大，NO與O2接觸時間變長，會有更多的NO被催化轉化為NO2吸附在活性炭上，從而使得出口處的NO增長緩慢。

　　四、溫度對活性炭吸附法脫除氮氧化物的影響

　　NOx濃度約1180ppm(其中NO與NO2的體積比約為5.5),氧氣含量10%,活性炭質量5g,流量40L/h,分別在22℃、40℃、60℃的條件,得到如圖4的結果：隨著溫度的增加,穿透時間變短。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　五、氣體組成對吸附效果的影響

　　NOx氣體主要由NO和NO2組成,由于兩種氣體的性質差異,研究氣體組成對吸附效果具有重要意義。在吸附劑質量為5g,入口NOx濃度約為1200 ppm(其中NO與NO2的體積比約為5.5)，氧氣含量10%，溫度為22℃的條件下，改變NOx組成中NO和NO2比例，研究氣體組成對吸附效果的影響,結果如圖5所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖5可以看出:隨著NO2濃度的增加,穿透時間先增加后減小，在NO2體積百分比為25%左右時,穿透時間最長。這是由于開始階段隨著NO2濃度的增加，相應的NO濃度減小，該活性炭對NO2吸附效果很好，因此在出口處NOx濃度增加緩慢，穿透時間變長;但NO2繼續增加時，NO2在活性炭上占的吸附位增加，抑制了NO的吸附與被氧化,因此出口處NO濃度增加很快，導致穿透時間變短。

　　六、氧氣含量的影響

　　在吸附劑質量為5g,入口NOx濃度約為248pm(其中NO與NO2的體積比約為6),溫度為22℃的條件下,改變氧氣含量分別為10%,15%,20%,結果如圖6所示。
活性炭吸附法脫除氮氧化物

　　由圖6可見,隨著氧氣含量的增加,出口處NO濃度增加緩謾,穿透時間延長。這是由于隨著氧含量的增加,吸附在活性炭上的氧增加,與NO分子發生反應的幾率增大,因此出口處的NO增長緩慢,從而使穿透時間增長。

　　研究表明，活性炭吸附法脫除氮氧化物不同種吸附劑對于吸附性能影響顯著。隨著吸附劑的質量氧氣含量增加，穿透時間變長;隨著氣體中NO2的體積百分比變大，穿透時間先增長后下降，在NO2的體積百分比約為25%時吸附效果較好。

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