论文开题：酚醛炭泡沫联合吸附SO2和NOx的反应器数学模型的建立

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　　　化工学院　　　　　　　　　　专业班级：　　　09环境工程

课题名称 酚醛炭泡沫联合吸附SO2和NO*的反应器数学模型的建立

1、本课题的的研究目的和意义：

燃煤烟气中所含的二氧化硫、氮氧化物等大气污染的主要物质,对大气、环境、建筑物、人体健康等均具有很大危害性。燃煤电站锅炉排放的烟气中含有大量的SO2和NO*,为了降低烟气净化的费用,减小占地面积和投资,开发联合脱硫脱氮的新技术、新设备已成为烟气净化技术发展的总趋势。国外对联合脱硫脱氮的研究开发十分活跃,有的已实现工业化[1]。现有的脱硫脱硝方法如湿法、干法、半干法脱硫，选择性催化还原法、选择性非催化还原法、吸附法脱硝，以及活性碳吸附、电子束辐射、电晕、湿法联合脱硫脱硝技术等。各种方法都有其优点,但也存在一些难以克服的缺陷，如常用的湿法脱硫技术，提高了附加的运行费用，增加了水资源消耗。活性(焦)炭干法脱硫技术效率高，降低耗能和节约用水，已经在日本和欧洲有一定规模的应用，我国也投入了大量的研究，活性炭作为担载体，喷淋氨或改性后能够取得很高的脱硝效率，并且也是很好的脱除重金属的吸附剂。活性炭一般由优质烟煤制备，
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附符合Langmuir吸附模型，分别以ce/qe对ce作图应为一直线,从直线的斜率和截距可求出a和b的值。
（2）Temkin方程简单的方程形式为：qe=A+Blog ce，式中qe和ce的意义同前，A和B分别为方程的两个常数。以qe对log ce作图为一直线，可确定该方程对实验数据的拟合程度。
（3）Freundlich方程一般形式为：qe=kCe1/n，式中qe和ce的意义同前，k和n为方程的两个常数。可将其改写成 ，以log qe对log ce作图为一直线来拟合实验等温线。
（4）BET方程为多层吸附等温线，其线性化后的形式为 ，式中V为平衡压力为P时，吸附气体的总体积；Vm为催化剂表面覆盖第一层满时所需气体的体积；P为被吸附气体在吸附温度下平衡时的压力；Ps为饱和蒸汽压力；C为与被吸附有关的常数。其可变换为 ，将 对 作图，拟合实验等温线。
（5）D-R方程是由势论导出的等温线，其线性化后的形式为 ，式中V0为极限吸附量，D为物性常数。以lnV对[ln（P0/P）]2作图，拟合实验等温线。
2 多组分气固吸附模型的研究进展
多组分气固吸附模型应用最广泛的是近年来Doong和Yang在DS方程上改进的DY双组分吸附模型和扩展的 Langmuir模型，分别为 ， 式中，w1为吸附填充体积；w11为最大填充体积；R 为气体常数；T 为温度；β1为气体亲合系数；E0为吸附势能；P1为气体分压；P01为气体饱和蒸气压。
针对于具体的多组分体系研究，国外研究人员对于临界温度以下的多组分气体吸附平衡理论已做了大量的工作，在假设吸附相为饱和液体的基础上，从不同的角度出发，提出了许多预测多组分吸附平衡的模型和方法，它们对一些二元组分取得了相对满意的结果，其它情况下与实验数据都有较大的偏差，尤其对于混合气中的弱吸附组分偏差较大[7]。而国内的研究主要集中在液相吸附平衡，对超临界温度下气体在固体表面的吸附研究较少。
3.脱硫脱硝机理研究
虽然酚醛炭泡沫联合吸附SO2和No*的机理目前尚未有人详细研究，但可以参考ACF等对二者的吸附机理进行大致的理解。
⑴ACF仅对NO进行吸附时：
NO吸附在ACF表面的活性位中,再与模拟烟气中的O2发生氧化反应生成NO2,最后水进入活性位与NO2反应生成HNO3；同时由于H2O是极性分子因而水与NO互相竞争吸附活性位,水蒸气量的增加会阻碍NO在活性位上的氧化,从而导致了NO吸附效率的降低。
⑵ACF仅对SO2进行吸附时：
在有O2的情况下，按照lizzio等人的分子竞争吸附位理论，SO2优先吸附在ACF活性位上，吸附态SO2与气相O2反应生成SO3， 。
除了水的影响外，温度对吸附过程也会有一定的影响。温度升高时，NO由于解吸附使脱附速度加快，吸附效率降低。NO在ACF上是靠范德华力进行物理吸附的，温度升高分子运动加快，其热运动的动能足以克服吸附作用力，脱附速度加快。随着温度的升高，影响的程度越大。NO和SO2在300C左右时吸附效率很高，但随着温度的进一步上升，吸附效率明显降低。当温度逐渐上升，水蒸气在ACF表面就难以凝结，导致难以反应生成H2SO4，同时水蒸气也不能起到脱附的作用。因此当温度升高时,ACF的吸附效率会有所下降。
⑶ACF表面官能团对吸附作用的影响：
①含氧官能团：炭吸附剂与周围空气接触时能够自发的生成含氧官能团，并固定在炭表面上。因此含氧官能团是最普遍的，也是最主要的。酸性含氧官能团是增加还原脱硝活性的重要因素，这是因为NO分子中的N具有孤对电子，N原子向－COO－基团的碳原子（具有+δ电荷）进攻；同时NO中的氧原子向相邻的碳原子进攻，最终由中间生成物转变成N2和CO2。如左图所示，这个反应必须在350℃以上才能进行，但是增加表面含氧官能团有利于增强脱氮氧化物活性，这一点是明确的。但酸性含氧官对SO2的吸附是不利的。这是因为SO2是酸性气体，因此只有碱性的氧化物才对SO2具有更大的亲和力，提供SO2吸附位，使SO2吸附量增加，Davini指出[8]，碱性氧官能团是SO2的化学吸附位，对SO2吸附容量起着重要作用。Kitagawa以及Carrosco-Marin等人[9]均指出，此时的SO2吸附量与表面积无关，只与碱性活性位数量有关 ……（未完，全文共8448字，当前仅显示2307字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：酚醛炭泡沫联合吸附SO2和NO*的反应器数学模型的建立》）