論文開題：酚醛炭泡沫聯(lián)合吸附SO2和NOx的反應器數(shù)學模型的建立

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：　　　化工學院　　　　　　　　　　專業(yè)班級：　　　09環(huán)境工程

課題名稱 酚醛炭泡沫聯(lián)合吸附SO2和NO*的反應器數(shù)學模型的建立

1、本課題的的研究目的和意義：

燃煤煙氣中所含的二氧化硫、氮氧化物等大氣污染的主要物質(zhì),對大氣、環(huán)境、建筑物、人體健康等均具有很大危害性。燃煤電站鍋爐排放的煙氣中含有大量的SO2和NO*,為了降低煙氣凈化的費用,減小占地面積和投資,開發(fā)聯(lián)合脫硫脫氮的新技術(shù)、新設備已成為煙氣凈化技術(shù)發(fā)展的總趨勢。國外對聯(lián)合脫硫脫氮的研究開發(fā)十分活躍,有的已實現(xiàn)工業(yè)化[1]�，F(xiàn)有的脫硫脫硝方法如濕法、干法、半干法脫硫，選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、吸附法脫硝，以及活性碳吸附、電子束輻射、電暈、濕法聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)等。各種方法都有其優(yōu)點,但也存在一些難以克服的缺陷，如常用的濕法脫硫技術(shù)，提高了附加的運行費用，增加了水資源消耗。活性(焦)炭干法脫硫技術(shù)效率高，降低耗能和節(jié)約用水，已經(jīng)在日本和歐洲有一定規(guī)模的應用，我國也投入了大量的研究，活性炭作為擔載體，噴淋氨或改性后能夠取得很高的脫硝效率，并且也是很好的脫除重金屬的吸附劑�；钚蕴恳话阌蓛�(yōu)質(zhì)煙煤制備，
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附符合Langmuir吸附模型，分別以ce/qe對ce作圖應為一直線,從直線的斜率和截距可求出a和b的值。
（2）Temkin方程簡單的方程形式為：qe=A+Blog ce，式中qe和ce的意義同前，A和B分別為方程的兩個常數(shù)。以qe對log ce作圖為一直線，可確定該方程對實驗數(shù)據(jù)的擬合程度。
（3）Freundlich方程一般形式為：qe=kCe1/n，式中qe和ce的意義同前，k和n為方程的兩個常數(shù)。可將其改寫成 ，以log qe對log ce作圖為一直線來擬合實驗等溫線。
（4）BET方程為多層吸附等溫線，其線性化后的形式為 ，式中V為平衡壓力為P時，吸附氣體的總體積；Vm為催化劑表面覆蓋第一層滿時所需氣體的體積；P為被吸附氣體在吸附溫度下平衡時的壓力；Ps為飽和蒸汽壓力；C為與被吸附有關(guān)的常數(shù)。其可變換為 ，將 對 作圖，擬合實驗等溫線。
（5）D-R方程是由勢論導出的等溫線，其線性化后的形式為 ，式中V0為極限吸附量，D為物性常數(shù)。以lnV對[ln（P0/P）]2作圖，擬合實驗等溫線。
2 多組分氣固吸附模型的研究進展
多組分氣固吸附模型應用最廣泛的是近年來Doong和Yang在DS方程上改進的DY雙組分吸附模型和擴展的 Langmuir模型，分別為 ， 式中，w1為吸附填充體積；w11為最大填充體積；R 為氣體常數(shù)；T 為溫度；β1為氣體親合系數(shù)；E0為吸附勢能；P1為氣體分壓；P01為氣體飽和蒸氣壓。
針對于具體的多組分體系研究，國外研究人員對于臨界溫度以下的多組分氣體吸附平衡理論已做了大量的工作，在假設吸附相為飽和液體的基礎上，從不同的角度出發(fā)，提出了許多預測多組分吸附平衡的模型和方法，它們對一些二元組分取得了相對滿意的結(jié)果，其它情況下與實驗數(shù)據(jù)都有較大的偏差，尤其對于混合氣中的弱吸附組分偏差較大[7]。而國內(nèi)的研究主要集中在液相吸附平衡，對超臨界溫度下氣體在固體表面的吸附研究較少。
3.脫硫脫硝機理研究
雖然酚醛炭泡沫聯(lián)合吸附SO2和No*的機理目前尚未有人詳細研究，但可以參考ACF等對二者的吸附機理進行大致的理解。
⑴ACF僅對NO進行吸附時：
NO吸附在ACF表面的活性位中,再與模擬煙氣中的O2發(fā)生氧化反應生成NO2,最后水進入活性位與NO2反應生成HNO3；同時由于H2O是極性分子因而水與NO互相競爭吸附活性位,水蒸氣量的增加會阻礙NO在活性位上的氧化,從而導致了NO吸附效率的降低。
⑵ACF僅對SO2進行吸附時：
在有O2的情況下，按照lizzio等人的分子競爭吸附位理論，SO2優(yōu)先吸附在ACF活性位上，吸附態(tài)SO2與氣相O2反應生成SO3， 。
除了水的影響外，溫度對吸附過程也會有一定的影響。溫度升高時，NO由于解吸附使脫附速度加快，吸附效率降低。NO在ACF上是靠范德華力進行物理吸附的，溫度升高分子運動加快，其熱運動的動能足以克服吸附作用力，脫附速度加快。隨著溫度的升高，影響的程度越大。NO和SO2在300C左右時吸附效率很高，但隨著溫度的進一步上升，吸附效率明顯降低。當溫度逐漸上升，水蒸氣在ACF表面就難以凝結(jié)，導致難以反應生成H2SO4，同時水蒸氣也不能起到脫附的作用。因此當溫度升高時,ACF的吸附效率會有所下降。
⑶ACF表面官能團對吸附作用的影響：
①含氧官能團：炭吸附劑與周圍空氣接觸時能夠自發(fā)的生成含氧官能團，并固定在炭表面上。因此含氧官能團是最普遍的，也是最主要的。酸性含氧官能團是增加還原脫硝活性的重要因素，這是因為NO分子中的N具有孤對電子，N原子向－COO－基團的碳原子（具有+δ電荷）進攻；同時NO中的氧原子向相鄰的碳原子進攻，最終由中間生成物轉(zhuǎn)變成N2和CO2。如左圖所示，這個反應必須在350℃以上才能進行，但是增加表面含氧官能團有利于增強脫氮氧化物活性，這一點是明確的。但酸性含氧官對SO2的吸附是不利的。這是因為SO2是酸性氣體，因此只有堿性的氧化物才對SO2具有更大的親和力，提供SO2吸附位，使SO2吸附量增加，Davini指出[8]，堿性氧官能團是SO2的化學吸附位，對SO2吸附容量起著重要作用。Kitagawa以及Carrosco-Marin等人[9]均指出，此時的SO2吸附量與表面積無關(guān)，只與堿性活性位數(shù)量有關(guān) ……（未完，全文共8448字，當前僅顯示2307字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：酚醛炭泡沫聯(lián)合吸附SO2和NO*的反應器數(shù)學模型的建立》）