吸附二噁英用活性炭孔结构的分析全国能源

北极星大气网讯:1引言垃圾焚烧过程中会向环境排放二次污染物，其中二噁英目前已知的毒性最大且化学稳定性强的有机污染物，易于在人体、动物体内积累，难以排除，环境中能长时间存在，强烈的致癌性、致畸性、致突变性。年开始实施GB-《生活垃圾焚烧污染控制标准》，此标准对二噁英类排放限值由年的1.0ngTEQ/Nm3提高到0.1ngTEQ/Nm3的欧盟标准执行[1]。但即使是1.0ngTEQ/Nm3的排放限值，很多焚烧厂也不能满足要求，这就需要从多方面研究二噁英的生产和控制技术以满足最新标准的排放要求。包括焚烧前控制、生成过程控制、烟气净化处理。其中烟气净化处理包含活性炭携带流喷射结合布袋除尘。该方法工程上容易实现，成本较低且二噁英脱除效率高，可达95%以上[2]。其是利用活性炭巨大表面积、合适孔结构以及良好吸附性。活性炭的孔结构主要包括比表面积、孔容和孔径分布等，是影响活性炭吸附性能的关键参数，也是影响二噁英吸附的重要因素。二噁英在活性炭上的吸附实质上是一个孔隙填充的过程。二噁英分子通过外扩散与活性炭表面接触后，通过活性炭表面的孔通道内扩散至孔隙中。因此在吸附过程中，活性炭的孔径与二噁英分子大小需要匹配才能发生有效的吸附[3,4]。二噁英是一种由两个苯环组成的大分子化合物，NaganoS[5]等利用分子轨道法分别估计2,3,7,8-TCDD和2,3,7,8-TCDF的分子尺寸：前者的长轴1.nm，短轴0.nm，厚度0.35nm，后者的长轴1.nm，短轴0.nm，厚度0.35nm。古可隆[4]指出，吸附剂利用率最高时，吸附剂的孔径与吸附质分子直径最佳比值为1.7~3，若吸附剂需重复再生，这一比值为3~6。解立平[6]根据吸附剂的孔径与吸附质分子直径比值关系，计算得到活性炭吸附二噁英分子的有效孔径范围为2.3~4.1nm，若活性炭需重复再生，这一有效孔径范围为4.1~8.2nm。日本学者立本英机等指出[7]，活性炭的比表面积和孔容是影响吸附二噁英的重要因素，并根据已有研究成果提出作为除去二噁英类化合物使用的活性炭应具备以下基本性质：平均孔隙直径为2.0~5.0nm；比表面积在m2/g以上；比孔容积在0.2cm3/g以上。马显华等[8]研究中了具有代表性的NoritGL50活性炭（木质）、医用针剂活性炭（木质）、褐煤活性炭（煤质）和椰壳活性炭（果壳）和二噁英的毒性当量移除效率之前关系。发现拥有丰富的2~20nm段中孔分布的并有适量的大孔提供二噁英进入的通道的活性炭，在吸附二噁英上表现良好。Zhou等[9]继续研究了三种活性炭为褐煤活性炭（煤质）、椰壳活性炭（果壳）和医用活性炭（木质）的孔结构参数与二噁英脱除效率之间的相关性。得出活性炭的孔结构与二噁英的毒性当量脱除相关性如下：中孔容积Vmeso＞总孔容积Vt≈微孔容积Vmicro＞＞BET比表面积SBET＞微孔表面积Smicro。邵旋[10]以1,2,3,4-四氯苯作为二噁英的模拟物研究四种活性炭对其脱除效率，推测适宜吸附二噁英的孔为2~3nm范围内的中孔。郭祥信等[11]研究了煤质活性炭、椰壳/煤质活性炭和椰壳活性炭孔结构参数对二噁英气相吸附的影响。得出其孔结构参数与毒性当量脱除效率的相关性强弱排序如下：中孔孔容＞总孔容＞中孔比表面积＞BET比表面积微孔比表面积＞微孔孔容。综上所述，活性炭的比表面积只能作为选择活性炭的一种参考，不能直接反映活性炭吸附二噁英的能力，实际也应该

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