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導讀：當前我國工業行業中大部分工作者採用石灰石法對煙氣進行脫硫，但是隨著很多該工藝脫硫裝置運行，發現有諸多問題，給煙氣脫硫裝置的運行帶來很多困擾。為使煙氣中二氧化硫資源化並同時脫除氮氧化物、解決石灰石法脫硫工藝中的難題，人們開發了活性炭法對煙氣進行脫硫脫硝淨化。活性炭具有很好的比表面積、孔容和表面化學性質，對二氧化硫、氮氧化物等汙染物有良好的脫除效果。
隨著經濟的高速發展，人們發現迅猛發展的工業產生的環境問題日趨嚴重。從我國環境保護部所發表的《2015年中國環境保護狀況公報》中：我國目前共有338個地級以上市，其中僅有21.6%環境質量達標，從全國來看，大約有20%以上城市深受霧霾和酸雨等影響。環境汙染的主要來源在重工業，其中大氣汙染問題尤為突出。各企業都採取很多有效措施降低大氣汙染物排放，特別是對煙氣脫硫脫硝處理。
目前我國煙氣淨化大多還是採用石灰石法，但是石灰石法煙氣淨化裝置具有設備易破損、管道易堵塞、水資源消耗量大、副產物石膏應用範圍窄、只能脫硫不能脫硝等缺點。隨著近年來環境汙染問題的持續加劇，我國正在加大對汙染物排放量或濃度的管制，汙染物排放超標就要受到一定的懲治。與石灰石法相比，使用活性炭的幹法煙氣淨化技術更具有優越：該工藝過程中極少產生汙染物；淨化回收的二氧化硫可用於製取濃硫酸、亞硫酸鈉等副產品；使用活性炭淨化煙氣時不需消耗水。活性炭可脫除煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、重金屬、粉塵等汙染物從而達到淨化煙氣作用。脫除了汙染物的活性炭在隔絕氧氣、高溫下再生後還可以重複使用，既可減少對環境的汙染，又可降低治理環境汙染的成本。對使用活性炭對煙氣進行脫硫脫硝的技術應用最早可以追朔到上世紀五十年代的日本和德國，當時兩國的幾個主要工業企業大量應用該技術，並且利用活性炭的工作效率達到了90%以上。我國最早使用活性炭法脫硫技術的廠家為湖北省的松木坪電廠，該產業所使用的是含有碘的活性炭，此技術因為含碘活性炭中碘大量流失而宣告失敗。2010年山西太鋼公司成功引進了日本的活性炭移動床脫硫脫硝一體化工藝，這種工藝在實現了對硫資源的回收利用。同時廣東湛江鋼鐵有限公司活性炭法脫硫脫硝技術，於2015年11月份開始調試運作，其後該技術得到了大力推廣。本文將從以下幾個方面對活性炭製備進行分析。
1 脫硫脫硝活性炭的製備
（1）製備方法煤和木頭是製作活性炭比較常用的材料。在工業上活性炭用量大，為節約成本，一般情況下會用比較廉價的材料，用煙煤較多，還有其他煤種。其實製備活性炭的材料有很多，如廢茶、核桃殼等。製作活性炭有如下四個步驟：預處理、成型、碳化和活化。第一步是脫灰和預氧化處理，脫灰對活性炭的吸附能力提高有著重要影響。預氧化在提高活性炭的吸附能力的同時還能降低活化溫度。成型有兩種方式:將材料直接炭化和人工成型。有研究者直接將材料在350℃～600℃的高溫中進行炭化，再把沒有炭化好的材料用750℃～900℃水蒸氣活化。該製備方法比較簡單直接，活性炭的吸附能力也很高，但是炭化時需在很高的溫度下進行，之後沒有炭化好的材料將需要更高的溫度對其進行活化，這極不利於脫硫脫硝活性炭的製備，容易損害已成型顆粒的結構，降低活性炭的機械強度。這幾年裡還有研究者多次對化學自成型法進行了研究。化學自成型法的步驟是先將脫水劑以合適的方式放到材料上，待材料發生反應之後，就可得到有相對應的比表面積活性炭。雖然該方法也可製備出活性炭，但是其製備成本比較高，且脫水劑的用量越大成本越高，不適宜於大批量製備活性炭。
（2）機械強度優化活性炭在工業中廣泛的應用，其必須具有較高的強度性能。有研究者對優化活性炭的強度進行研究，發現不同材料所製備的活性炭其強度性能也不同，如喬文明教授曾發現椰殼所製成的活性炭強度較低，而焦油型的活性炭的強度就很容易提高。同時還研究發現，孔隙結構如果過於發達，活性炭強度性能會降低。
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現在工業上使用的活性炭製備方法主要是通過向粉末狀原材料中加入粘結劑，混合均勻後再擠壓成所需的形狀，然後高溫灼燒炭化處理。本製備方法是通過控制向原材料中加入粘結劑的方式使活性炭達到工業所需的各項要求。粘結劑的選擇是影響最後活性炭的成型和強度的重要因素。比如使用有機粘結劑對最後的活性炭強度不會有很大的提升；而無機粘結劑儘管可以有效的提高最後製成的活性炭強度，但是用量過多會導致活性炭的脫硫脫硝效率下降。丁佳麗使用太西煤及天然的粘結劑製成的活性炭，在800℃下活化反應，經過活化反應後的活性炭強度有所降低。
2 孔結構對脫硫脫硝性能的影響
研究者對比表面積有過多次研究，很多研究者研究出的結果也都不一樣。其中研究者李陽用850℃～950℃水蒸氣活化製備了煤質活性焦，研究結果表明：硫容與總比表面積和孔容基本上沒有關係，但是與微孔的比表面積具有很強的相關性。研究者通過研究表明微孔可以讓脫硫發生較好的反應。
3 表面改性研究
在活性炭的表層的官能團可以使活性炭對硫化物和硝化物的吸附作用產生很大的影響。鹼性的官能團對酸性的氣體有著很強的吸附性。氧元素被吸附在活性炭表面之後會形成含氧官能團，這種官能團可以明顯增大活性炭的表面極性，從而影響活性炭的吸附性、表面結構的酸鹼性等。常見的鹼性的含氧官能團有吡喃酮基、苯並吡喃基等。
化學改性能夠通過對活性炭表面的官能團的改變來增加對氣體吸附的活性位，也可以根據負載催化劑來提升對脫硫脫硝的催化活性。所謂化學改性即是通過化學方法改變活性炭表面的官能團，從而來達到控制活性炭選擇性吸附性的目的。在活性炭的表面加入雜原子可改變官能團的屬性，使對吸收硫化物的功能更加強力。當前研究的大多數是氮、氧官能團，這兩類官能團通常是呈鹼性的。學者李巧燕以活性炭和三聚氰胺為材料製備了新型活性炭，這種活性炭相比於以前的活性炭，脫硝效率更大，並且含氮量越多，脫硝性能越強。
4 總結
在諸多脫硫脫硝技術中，活性炭法脫硫脫硝技術能在很多領域得到大力推廣並應用，特別是鋼鐵行業中，主要因為是活性炭具有獨特的優點：良好的化學穩定性、熱穩定性及疏水性；很好的催化作用、負載性能以及獨特的空隙結構和表面化學特性，能同時對煙氣中二氧化硫、氮氧化物、粉塵、二噁英等汙染物進行脫除；煙氣淨化過程中不需消耗水；回收的二氧化硫可製取濃硫酸或亞硫酸鈉副產品，對二氧化硫資源化。活性炭法煙氣脫硫脫硝具有很好的發展前景，但仍需進一步研究開發出具有更好耐磨性能、更高脫硝效率等性能的新型活性炭，以便達到降低活性炭製備成本和活性炭法煙氣脫硫脫硝的運行成本。
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