活性炭氧化催化脱除气态二甲硫

　　由于有机化合物的衰变，许多设施都会排放气态硫化合物，例如废水处理设施或生物质发电厂。气态硫化合物主要是氨或三甲胺等氮碱性气体、硫化氢或甲硫醇等含硫酸性气体和二甲基硫醚等硫中性气体。本研究研究了通过臭氧催化氧化去除气态二甲硫，并使用浸渍有碘酸和H2SO4的活性炭作为催化剂。通过动态吸附实验进行活性炭去除二甲硫能力的性能评估。

　　碘酸和无机酸浸渍活性炭的特点

　　在一系列实验中使用了用碘酸和无机酸浸渍的颗粒活性炭。根据测量粒度分布、堆积密度和甲苯吸附能力，和测量浸渍活性炭的pH值。粒度按筛子大小分类。通过测量包装在200mL容器中的浸渍活性炭的重量来计算堆积密度。通过将1/10甲苯蒸气流到10g浸渍活性炭中，测量甲苯蒸气吸附前后的重量差，计算出甲苯吸附容量。将3g浸渍活性炭加入300mL离子交换水中并摇动30分钟，制成活性炭样品再进行pH测量。图1显示了浸渍活性炭和活性炭的粒度分布。对于浸渍活性炭和活性炭，粒径均为2.80-5.60毫米。这些粒径通常是气体处理的值。通过浸渍，堆积密度增加，甲苯吸附能力降低。这可能是由于浸渍材料渗入了孔隙。由于金属的杂质，活性炭的pH值呈碱性。由于酸解离，通过浸渍降低了pH值。

　　图1：浸渍活性炭的粒度分布。

　　二甲硫的吸附实验装置

　　使用动态吸附实验进行臭氧催化氧化的表征。动态吸附的实验装置如图2所示。臭氧气体和二甲硫气体的混合物流入浸渍的活性炭。通过驱动准分子灯产生臭氧，2.1L/分钟的室内空气流入SUS室。臭氧浓度由放电功率控制。二甲硫是通过将0.2L/分钟的干燥空气流到气体渗透器而产生的。使用气体检测管测量出口二甲硫浓度，测定了突破时间对臭氧添加量的依赖性，并研究了臭氧量优化。

　　图2：用于表征准分子灯的实验装置示意图。

　　动态吸附实验

　　当吸附剂为活性炭和2.5臭氧/有机酸的浸渍活性炭时，进行了动态吸附实验。图3显示了动态吸附实验中出口二甲硫浓度的时间变化，浸渍活性炭在2.5臭氧/有机酸下的吸附能力是活性炭的15倍。这些结果表明浸渍的活性炭可以作为臭氧氧化的催化剂。吸附速率常数不会因改变臭氧/有机酸而改变。这些结果表明，有机酸氧化不影响吸附速率。通过比较浸渍活性炭在臭氧和有机酸下的结果，可以看出浸渍活性炭的吸附能力高于活性炭。这是由于二甲硫被碘酸氧化。浸渍活性炭的吸附速率常数与活性炭的吸附速率常数几乎相同。该结果表明浸渍不受流体膜或细孔扩散速率的影响。

　　图3：出口二甲硫浓度随时间变化。

　　活性炭氧化催化脱除气态二甲硫在这项研究中，我们研究了使用真空紫外氙准分子灯和浸渍有碘酸和H2SO4的活性炭通过臭氧催化氧化去除气态二甲硫。从一系列进行的实验中得出以下结论。1、在动态吸附实验中测量不同臭氧浓度的5%穿透时间，证实浸渍活性炭可用作催化剂。通过测量动态吸附实验中5%的穿透时间，臭氧浓度相对于二甲硫浓度的值优化为2.5。2、通过动态二甲硫吸附实验计算吸附容量和吸附速率常数。浸渍活性炭在0和2.5臭氧/有机酸下的吸附能力分别为0.01kg和0.15kg。由于臭氧催化氧化，添加臭氧增加了吸附容量。不随臭氧添加而改变，这表明二甲基硫醚氧化可以在浸渍活性炭表面形成，但不能确定过程、流体膜或细孔扩散。3、吸附实验后，向浸渍后的活性炭通入洁净空气，发生二甲硫脱附。臭氧催化氧化脱除二甲硫是化学吸附而非物理吸附。