活性炭氧化催化脫除氣態(tài)二甲硫

　　由于有機化合物的衰變，許多設(shè)施都會排放氣態(tài)硫化合物，例如廢水處理設(shè)施或生物質(zhì)發(fā)電廠。氣態(tài)硫化合物主要是氨或三甲胺等氮堿性氣體、硫化氫或甲硫醇等含硫酸性氣體和二甲基硫醚等硫中性氣體。本研究研究了通過臭氧催化氧化去除氣態(tài)二甲硫，并使用浸漬有碘酸和H2SO4的活性炭作為催化劑。通過動態(tài)吸附實驗進行活性炭去除二甲硫能力的性能評估。

　　碘酸和無機酸浸漬活性炭的特點

　　在一系列實驗中使用了用碘酸和無機酸浸漬的顆粒活性炭。根據(jù)測量粒度分布、堆積密度和甲苯吸附能力，和測量浸漬活性炭的pH值。粒度按篩子大小分類。通過測量包裝在200mL容器中的浸漬活性炭的重量來計算堆積密度。通過將1/10甲苯蒸氣流到10g浸漬活性炭中，測量甲苯蒸氣吸附前后的重量差，計算出甲苯吸附容量。將3g浸漬活性炭加入300mL離子交換水中并搖動30分鐘，制成活性炭樣品再進行pH測量。圖1顯示了浸漬活性炭和活性炭的粒度分布。對于浸漬活性炭和活性炭，粒徑均為2.80-5.60毫米。這些粒徑通常是氣體處理的值。通過浸漬，堆積密度增加，甲苯吸附能力降低。這可能是由于浸漬材料滲入了孔隙。由于金屬的雜質(zhì)，活性炭的pH值呈堿性。由于酸解離，通過浸漬降低了pH值。

　　圖1：浸漬活性炭的粒度分布。

　　二甲硫的吸附實驗裝置

　　使用動態(tài)吸附實驗進行臭氧催化氧化的表征。動態(tài)吸附的實驗裝置如圖2所示。臭氧氣體和二甲硫氣體的混合物流入浸漬的活性炭。通過驅(qū)動準(zhǔn)分子燈產(chǎn)生臭氧，2.1L/分鐘的室內(nèi)空氣流入SUS室。臭氧濃度由放電功率控制。二甲硫是通過將0.2L/分鐘的干燥空氣流到氣體滲透器而產(chǎn)生的。使用氣體檢測管測量出口二甲硫濃度，測定了突破時間對臭氧添加量的依賴性，并研究了臭氧量優(yōu)化。

　　圖2：用于表征準(zhǔn)分子燈的實驗裝置示意圖。

　　動態(tài)吸附實驗

　　當(dāng)吸附劑為活性炭和2.5臭氧/有機酸的浸漬活性炭時，進行了動態(tài)吸附實驗。圖3顯示了動態(tài)吸附實驗中出口二甲硫濃度的時間變化，浸漬活性炭在2.5臭氧/有機酸下的吸附能力是活性炭的15倍。這些結(jié)果表明浸漬的活性炭可以作為臭氧氧化的催化劑。吸附速率常數(shù)不會因改變臭氧/有機酸而改變。這些結(jié)果表明，有機酸氧化不影響吸附速率。通過比較浸漬活性炭在臭氧和有機酸下的結(jié)果，可以看出浸漬活性炭的吸附能力高于活性炭。這是由于二甲硫被碘酸氧化。浸漬活性炭的吸附速率常數(shù)與活性炭的吸附速率常數(shù)幾乎相同。該結(jié)果表明浸漬不受流體膜或細(xì)孔擴散速率的影響。

　　圖3：出口二甲硫濃度隨時間變化。

　　活性炭氧化催化脫除氣態(tài)二甲硫在這項研究中，我們研究了使用真空紫外氙準(zhǔn)分子燈和浸漬有碘酸和H2SO4的活性炭通過臭氧催化氧化去除氣態(tài)二甲硫。從一系列進行的實驗中得出以下結(jié)論。1、在動態(tài)吸附實驗中測量不同臭氧濃度的5%穿透時間，證實浸漬活性炭可用作催化劑。通過測量動態(tài)吸附實驗中5%的穿透時間，臭氧濃度相對于二甲硫濃度的值優(yōu)化為2.5。2、通過動態(tài)二甲硫吸附實驗計算吸附容量和吸附速率常數(shù)。浸漬活性炭在0和2.5臭氧/有機酸下的吸附能力分別為0.01kg和0.15kg。由于臭氧催化氧化，添加臭氧增加了吸附容量。不隨臭氧添加而改變，這表明二甲基硫醚氧化可以在浸漬活性炭表面形成，但不能確定過程、流體膜或細(xì)孔擴散。3、吸附實驗后，向浸漬后的活性炭通入潔凈空氣，發(fā)生二甲硫脫附。臭氧催化氧化脫除二甲硫是化學(xué)吸附而非物理吸附。

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