<font size="4">H2O2——H+ + HO-2 K1 = 1. 55 ×10- 2 (5)<br/> HO-2——H+ + O2 -2 K2 ≈ 10- 25 (6)<br/> 式(6) 中的平衡常数很小,生成的O2 -2 是微乎其微的,因此H2O2 在H2O 中电离产物的主要存在形式为HO -2 .H+ 的离开使HO -2 中的1 个O 原子出现1 个空2p 轨道,正好与SO2 -3 中的孤对电子形成配位,而形成的配位产物的另一侧成为1 个羟基( - OH) .在H+ 的环境中,X - OH 键会发生断裂,并与H+ 结合生成H2O ,而与此同时,配位产物也转变为SO2 -4 .生成SO2 -4 的过程示意图见图2.<br/> 由图2 可以看出,只有当H2O2 分子中的其中一个O - H 键中的H 原子位于SO2 -3 原子团的孤对电子附近时,才有可能被SO2 -3 原子团吸引,形成共价键结构. 结合反应物分子或离子的几何构型对<br/> <br/><br/> 图2 生成SO2 -4 的过程示意图<br/> 产生SO2 -4 所需要的反应空间进行估算,则至少需要直径大于0. 70 nm 的空间.<br/> 3. 3 分子缔合效应对反应空间的影响<br/> 由于H2O 分子和H2O2 分子之间除了van derWaals 力之外,还有较强的氢键作用,因此会发生缔合作用而形成包含有一定数量分子的分子团. 大分子团的存在使SO2 氧化反应所需要的反应空间进一步增大,使可以被有效利用的孔宽下限值进一步增加. 一般情况下,缔合程度会随温度的升高而降低,Wilke 和Chang 曾对此提出缔合系数的概念,并认为在通常情况下,水分子团(H2O) x 中的x 取值在2~3 之间.<br/> 以上这3 种作用(本文3. 1~3. 3 三节中提到的作用) 共同作用时,可以有效利用的孔宽下限会略有增加,而且由于操作条件的不确定性,孔宽下限很难精确求解,应对其进行具体的实验测定.<br/> 另一方面,当孔宽很大的时候,由于吸附势能场的减弱,孔隙空间也不能得到充分利用. 根据本文的实验,可以认为当孔宽在1. 0 nm 左右的时候,孔隙可以作为最为有效的吸附反应空间. 在本文的实验中,MHY60 型活性炭的rpeak与MHY30 型活性炭接近,但外表面积较小, 因而吸附容量较小, 而MHY30 型活性炭具有适当的孔径分布和外表面积,因而具有最高的吸附容量.<br/> 4 结 论<br/> 在水涤脱附的条件下,活性炭法烟气脱硫的吸附机理与干态时有明显的不同. 当有水存在时,SO2发生氧化的条件是孔隙中必须具有一定的反应空间,吸附位只能产生在吸附剂表面具有适当的分子间距和空间构型的位置. 因而,活性炭的孔径分布是决定吸附材料对SO2 吸附性能的关键因素. 当孔隙结构的孔宽为1. 0 nm 左右时,吸附过程具有最大的孔隙利用率. 在水涤脱附的条件下,峰值孔径大于1 nm、颗粒直径为3 mm 左右的MHY30 型活性炭是一种优良的吸附材料.<br/> 参考文献:<br/> [1] 刘 义,曹子栋,唐 强,等. 有效脱附在活性炭法烟气脱硫中的作用[J ] . 西安交通大学学报,2003 ,37 (1) :96~99.<br/> [2] Mochida I ,Korai Y,Shirahama M ,et al. Removal of Sox and NOx over activated carbon fibres [J ] . Carbon ,2000 ,38 (2) :227~239.<br/> [3] Lizzio A A ,DeBarr J A. Mechanism of SO2 removal by carbon[J ] . Enegy and Fuels ,1997 ,11 :284~291.<br/> [4] Rubio B , Izquierdo M T. Low cost adsorbents for low temperature cleaning of flue gases[J ] . Fuel ,1998 ,77(6) :631~637.<br/> [5] Zawadzki J . Interaction of SO2 with carbon films[J ] . Car2 bon ,1987 ,25 (3) :431~436.<br/> [6] Zawadzki J . The SO2 species adsorbed on carbon films[J ] . Carbon ,1987 ,25(4) :495~502.<br/> [7] 刘 义,曹子栋. 活性炭法烟气脱硫中硫酸转化条件的实验研究[J ] . 西安交通大学学报,2002 ,36 (1) :701~704.<br/> [8] Boehm H P. Some aspects of the surface chemistry of car2bon blacks and other carbons[J ] . Carbon ,1994 ,32(5) :759~769.<br/></font> |