煤质活性炭的结构特征与吸附原理

　　目前，工业急速发展，同时也引发诸多环境问题，其中以工业烟气为主要污染源的大气污染问题受到了广泛关注。在工业烟气中SO，是主要污染物之一，它是形成酸雨的主要原因，严重影响了人类的正常生活，因此必须对烟气进行脱硫处理。煤质活性炭因具有丰富的孔结构、比表面积大及对工业烟气中的有害物质(如SO2、NOx、重金属、汞和烟尘颗粒等)吸附性能强等特点，在干法烟气脱硫处理中被作为一种吸附剂而广泛应用，相关的研究亦不断深入。此外，煤质活性炭干法烟气脱硫的产物经过提纯也有很大的利用价值。但仅靠煤质活性炭的物理吸附法进行烟气脱硫不仅脱硫速度慢，而且效率也较低。因此，关于煤质活性炭改性的相关研究大量涌现，并发现煤质活性炭改性后，通过联合催化反应以及物理、化学吸附，其脱硫能力显著提高，改性煤质活性炭因此被看作是比较理想的SO2吸附剂。

煤质活性炭的特征及脱硫原理

煤质活性炭的结构与特征

　　煤质活性炭的结构一般指其孔隙结构，孔隙结构包括孔径分布、孔容积、表面积和孔形状。按照孔的直径可分为三种类型：微孔(0~20A)、中孔(20~1000A)、大孔(1000~100000A)，孔径分布相当广泛，且形状各异。在煤质活性炭表面SO2吸附进程中，起决定性作用的是微孔结构。

　　煤质活性炭在扫描电子显微镜下的微观构造是按层分布的，表面孔结构庞杂，形态多样，尺寸不一。这种错综复杂的外表面结构，对SO2吸附是非常有利的。吸附SO2的过程首先便是其与煤质活性炭表面接触，煤质活性炭表面丰富的孔结构为S02提供了足够的接触空间，使SO2有更多的驻留时间，从而进行下一步吸附。

煤质活性炭的脱硫机理

　　首先，煤质活性炭在其表面的活性位上对SO2，进行物理吸附;随后，与H2O和O2，发生化学反应，生成H2SO4，。反应步骤如式所示：

　　SO2(g)+AC→SO2(a) (1)

　　O2(g)+AC→O2(a) (2)

　　H2O(g)+AC→H2O(a) (3)

　　SO2(a)+02(a)→SO2(a) (4)

　　SO2(a)+H2O(a)→H2SO4(a) (5)

　　H2SO4(a) +nH2O(a) →H2SO4·nH2O(a) (6)

　　在上式中，(a)是吸附状态，(g)是气相，表面上活性位用AC表示，式(1)~(4)由速率控制。由以上反应机制可知，在煤质活性炭外表活性位上先发生吸附的是SO2、H2O以及02，产生吸附态分子，而后当吸附态分子相互的间隔、空间足够时反应产生H2SO4。