[發明專利]介質阻擋放電改性活性炭纖維的方法

無效

• 申請號: 201110266874.8
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102350305A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 肖海平;孫保民;杜旭
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

技術領域

本發明屬于火電廠煙氣脫硫脫硝技術領域，特別涉及介質阻擋放電改性活性炭纖維的方法。

背景技術

燃煤電廠煙氣中的SO₂和NOx是大氣中主要的氣體污染物，目前國內外廣泛使用的脫硫脫硝技術是Wet-FGD(濕法煙氣脫硫)結合SCR(選擇性催化還原脫硝)，雖然具有可觀的脫除率，但依然存在設備投資大，運行費用高，占地面積大，存在二次污染等缺點，目前眾多學者開始研究NOx和SO₂的一體化脫除。而吸附法中利用活性炭纖維(ACF)脫除NOx、SO₂，因其不僅具有脫除效率高、原材料可以再生，而且不存在二次污染、可以實現HNO₃和H₂SO₄的資源綠色回收利用等優點，從而受到了普遍的關注。

活性炭纖維(ACF)是一種具有良好孔隙結構的新型吸附材料，其表面分布了大量微孔，這些微孔對SO₂和NOx都有很高的吸附能力。吸附態SO₂、NO會與吸附態O₂發生氧化反應，分別被氧化成SO₃和NO₂，最后在吸收塔中予以脫除。但不同的ACF原材料以及處理工藝的不同會得到不同的孔隙結構和比表面積，而且化學成分也不同，因此直接購買的ACF商業成品，必須根據所需要脫除的物質進行針對性的改性處理，以提高脫除效率。目前對碳纖維進行改性處理的方法主要采用高溫處理、溶液(硝酸、硫酸、過氧水等)浸漬以及等離子體處理等方法。專利號98123523.9闡述一種高溫處理改性ACF的方法，首先市售的ACF在N₂的氣氛下升溫到250～550℃，然后把N₂切換為空氣或者氧氣在此溫度下氧化0.5～4h，之后再切換為N₂氣氛下升溫至700～1200℃保持1～2h，最后自然冷卻即得到改性的ACF。此方法雖然可以提高SO₂的脫除率(最高可達100％)，但是活化過程時間太長，操作過程復雜，而且運行成本高，不利于大批量的生產。專利號200810064611.7發明了一種利用HNO₃溶液浸漬ACF的改性方法，首先將ACF加入到HNO₃溶液中以微波加熱，得到的沉淀物經清洗、烘干即得改性的ACF，此方法較專利98123523.9反應時間短，工藝簡單，但因其存在清水沖洗，若進行大批量的ACF改性處理時，會產生大量的廢水，容易造成二次污染。

發明內容

現有改性方法存在工藝流程復雜，操作不簡便，反應時間長；運行成本高；存在二次污染，尤其是溶液浸漬易產生大量的廢水；不利于大批量的生產等問題，為了解決上述問題，本發明提供一種介質阻擋放電(DBD)改性活性炭纖維的方法，該方法通過介質阻擋放電依次在空氣、氨氣氛圍下使N₂、O₂、NH₃等反應氣體激活、電離甚至裂解，產生具有高活性的等離子體如O、O₃、NH、NH₂、N等，這些活性粒子作用于ACF表面，形成新的含氧官能團和含氮官能團，從而使ACF在煙氣脫硫脫硝方面的性能有了較大的提高。

介質阻擋放電改性活性炭纖維的方法，該方法步驟如下：

(1)將活性炭纖維放于介質阻擋放電反應器內，在空氣氛圍下利用介質阻擋放電產生低溫等離子體對活性炭纖維進行改性；

(2)停止介質阻擋放電，保持空氣吹掃至活性炭纖維處于常溫；

(3)將空氣切換為氨氣和氮氣的混合氣體，進行介質阻擋放電；

(4)停止介質阻擋放電，停止氨氣供應并保持反應器內為氮氣環境，使活性炭纖維在氮氣氛圍下冷卻至常溫即得改性活性炭纖維。

步驟(1)中所述介質阻擋放電的放電電壓8～10kV，放電頻率7-15kHz，放電時間2-3min。

步驟(3)中所述介質阻擋放電的放電電壓8～10kV，放電頻率7～15kHz，放電時間5-10min。

步驟(3)中所述氨氣和氮氣的混合氣體中，氨氣的濃度(體積分數)為5～10％，氮氣為平衡氣。

步驟(1)反應器內空氣流速以在反應器內停留7-11s為宜，優選10s。

步驟(3)反應器內氨氣流速以在反應器內停留7-11s為宜，優選10s。