<font size="4">从表1 的数据可以看出:在无水和有水两种情况下,活性炭材料对SO2 的吸附性能明显不同. 在无水条件下,吸附过程是一个纯物理的吸附过程,多层吸附的机理使其具有很大的吸附容量,而在有水条件下,物理吸附和化学吸附过程是并存的,由于化学吸附的接触特性,使活性炭表面只能主要发生单层吸附,因而吸附容量明显降低.<br/> 在无水条件下,具有较大比表面积的活性炭材料对SO2 的吸附性能是较高的. 在有水条件下,活性炭材料对SO2 的吸附性能随外表面积的增大而明显增大,与比表面积基本无关. 这是因为在有水的情况下,活性炭大量的内表面积失效,能够作为有效活性位的表面积主要存在于吸附材料的外表面上[1 ] .<br/> 另一方面,从表1 中也可以看出:活性炭材料对SO2 的吸附性能与材料的孔径分布是密切相关的,而且对于无水和有水两种情况,这种关系具有明显的差别. 在无水条件下, rpeak小的材料具有更大的吸附容量,这是因为SO2 是一种当量直径仅为0.28nm 的小分子,一般能进入多孔材料的大孔、中孔、微孔和亚微孔等各种孔隙,而rpeak越小,说明材料的孔隙结构越丰富,因而可以容纳更多的SO2 分子. 在有水的情况下,吸附容量随rpeak的变化却与无水情况时恰恰相反,对于外表面积比较接近的活性炭,当rpeak的范围在0. 8~1. 0 nm 时,吸附容量是较低的,而当rpeak的范围在1. 0 nm 以上时,吸附容量则增大,例如对于MHY30 和MHY40 两种材料,由于颗粒直径接近,外表面积是比较接近的,但由于孔径分布的差异,前者对SO2 的吸附容量是后者的4. 8倍.<br/> 以上的结果说明,在有水的情况下,孔宽较小的孔隙中并未形成足够的吸附位. 因此,在微孔型活性炭材料中,存在着大量的失效孔,使其对SO2 的吸附容量降低,而孔隙失效的原因,则必须以吸附过程的机理为依据进行分析.<br/> 2 有水存在时活性炭脱硫的机理及吸附反应空间概念的提出<br/> 从上述分析可以看出,无水时活性炭对SO2 的吸附性能较高,但是在实际工业应用中,由于水洗脱附工艺的存在,吸附过程必须在有水的条件下进行.近年来,人们开始对活性炭吸附SO2 的机理进行研究,Tamura[2 ]认为吸附产物H2SO4 是通过吸附态的分子直接反应产生的. Lizzio 等人[3 ] 提出分子竞争活性位的理论,认为吸附态的SO2 只能被气态氧化. Rubio 等人[4 ] 认为O-2 的亲质子性使活性炭表面的碱性提高,使SO2 这种酸性氧化物更易于被活性炭吸附. Zawadzki 等人[5 ,6 ]则提出了H2O2氧化SO2 的理论. 在前3 种学说中,均认为水只是作为溶解SO2 和SO3 的溶剂,并未考虑H2O 分子在氧化反应中所起到的作用,而在最近的研究成果中,已证明SO2 转化为H2SO4 的反应是O2 、水蒸气和SO2 这3种分子共同作用的结果[7 ] . 因此,在有水的情况下,可以认定Zawadzki 的理论是对活性炭脱硫过程的一种最为科学的阐述.<br/></font> |