隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)迅猛發(fā)展的工業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境問題日趨嚴(yán)重。從我國環(huán)境保護部所發(fā)表的《2015年中國環(huán)境保護狀況公報》中：我國目前共有338個地級以上市，其中僅有21.6%環(huán)境質(zhì)量達標(biāo)，從全國來看，大約有20%以上城市深受霧霾和酸雨等影響。環(huán)境污染的主要來源在重工業(yè)，其中大氣污染問題尤為突出。各企業(yè)都采取很多有效措施降低大氣污染物排放，特別是對煙氣脫硫脫硝處理。

　　目前我國煙氣凈化大多還是采用石灰石法，但是石灰石法煙氣凈化裝置具有設(shè)備易破損、管道易堵塞、水資源消耗量大、副產(chǎn)物石膏應(yīng)用范圍窄、只能脫硫不能脫硝等缺點。隨著近年來環(huán)境污染問題的持續(xù)加劇，我國正在加大對污染物排放量或濃度的管制，污染物排放超標(biāo)就要受到一定的懲治。與石灰石法相比，使用活性炭的干法煙氣凈化技術(shù)更具有優(yōu)越：該工藝過程中極少產(chǎn)生污染物；凈化回收的二氧化硫可用于制取濃硫酸、亞硫酸鈉等副產(chǎn)品；使用活性炭凈化煙氣時不需消耗水。活性炭可脫除煙氣中的二氧化硫、氮氧化物、重金屬、粉塵等污染物從而達到凈化煙氣作用。脫除了污染物的活性炭在隔絕氧氣、高溫下再生后還可以重復(fù)使用，既可減少對環(huán)境的污染，又可降低治理環(huán)境污染的成本。對使用活性炭對煙氣進行脫硫脫硝的技術(shù)應(yīng)用最早可以追朔到上世紀(jì)五十年代的日本和德國，當(dāng)時兩國的幾個主要工業(yè)企業(yè)大量應(yīng)用該技術(shù)，并且利用活性炭的工作效率達到了90%以上。我國最早使用活性炭法脫硫技術(shù)的廠家為湖北省的松木坪電廠，該產(chǎn)業(yè)所使用的是含有碘的活性炭，此技術(shù)因為含碘活性炭中碘大量流失而宣告失敗。2010年山西太鋼公司成功引進了日本的活性炭移動床脫硫脫硝一體化工藝，這種工藝在實現(xiàn)了對硫資源的回收利用。同時廣東湛江鋼鐵有限公司活性炭法脫硫脫硝技術(shù)，于2015年11月份開始調(diào)試運作，其后該技術(shù)得到了大力推廣。本文將從以下幾個方面對活性炭制備進行分析。

　　1 脫硫脫硝活性炭的制備

　　（1）制備方法煤和木頭是制作活性炭比較常用的材料。在工業(yè)上活性炭用量大，為節(jié)約成本，一般情況下會用比較廉價的材料，用煙煤較多，還有其他煤種。其實制備活性炭的材料有很多，如廢茶、核桃殼等。制作活性炭有如下四個步驟：預(yù)處理、成型、碳化和活化。第一步是脫灰和預(yù)氧化處理，脫灰對活性炭的吸附能力提高有著重要影響。預(yù)氧化在提高活性炭的吸附能力的同時還能降低活化溫度。成型有兩種方式:將材料直接炭化和人工成型。有研究者直接將材料在350℃～600℃的高溫中進行炭化，再把沒有炭化好的材料用750℃～900℃水蒸氣活化。該制備方法比較簡單直接，活性炭的吸附能力也很高，但是炭化時需在很高的溫度下進行，之后沒有炭化好的材料將需要更高的溫度對其進行活化，這極不利于脫硫脫硝活性炭的制備，容易損害已成型顆粒的結(jié)構(gòu)，降低活性炭的機械強度。這幾年里還有研究者多次對化學(xué)自成型法進行了研究。化學(xué)自成型法的步驟是先將脫水劑以合適的方式放到材料上，待材料發(fā)生反應(yīng)之后，就可得到有相對應(yīng)的比表面積活性炭。雖然該方法也可制備出活性炭，但是其制備成本比較高，且脫水劑的用量越大成本越高，不適宜于大批量制備活性炭。

　　（2）機械強度優(yōu)化活性炭在工業(yè)中廣泛的應(yīng)用，其必須具有較高的強度性能。有研究者對優(yōu)化活性炭的強度進行研究，發(fā)現(xiàn)不同材料所制備的活性炭其強度性能也不同，如喬文明教授曾發(fā)現(xiàn)椰殼所制成的活性炭強度較低，而焦油型的活性炭的強度就很容易提高。同時還研究發(fā)現(xiàn)，孔隙結(jié)構(gòu)如果過于發(fā)達，活性炭強度性能會降低。

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　　現(xiàn)在工業(yè)上使用的活性炭制備方法主要是通過向粉末狀原材料中加入粘結(jié)劑，混合均勻后再擠壓成所需的形狀，然后高溫灼燒炭化處理。本制備方法是通過控制向原材料中加入粘結(jié)劑的方式使活性炭達到工業(yè)所需的各項要求。粘結(jié)劑的選擇是影響最后活性炭的成型和強度的重要因素。比如使用有機粘結(jié)劑對最后的活性炭強度不會有很大的提升；而無機粘結(jié)劑盡管可以有效的提高最后制成的活性炭強度，但是用量過多會導(dǎo)致活性炭的脫硫脫硝效率下降。丁佳麗使用太西煤及天然的粘結(jié)劑制成的活性炭，在800℃下活化反應(yīng)，經(jīng)過活化反應(yīng)后的活性炭強度有所降低。

　　2 孔結(jié)構(gòu)對脫硫脫硝性能的影響

　　研究者對比表面積有過多次研究，很多研究者研究出的結(jié)果也都不一樣。其中研究者李陽用850℃～950℃水蒸氣活化制備了煤質(zhì)活性焦，研究結(jié)果表明：硫容與總比表面積和孔容基本上沒有關(guān)系，但是與微孔的比表面積具有很強的相關(guān)性。研究者通過研究表明微孔可以讓脫硫發(fā)生較好的反應(yīng)。

　　3 表面改性研究

　　在活性炭的表層的官能團可以使活性炭對硫化物和硝化物的吸附作用產(chǎn)生很大的影響。堿性的官能團對酸性的氣體有著很強的吸附性。氧元素被吸附在活性炭表面之后會形成含氧官能團，這種官能團可以明顯增大活性炭的表面極性，從而影響活性炭的吸附性、表面結(jié)構(gòu)的酸堿性等。常見的堿性的含氧官能團有吡喃酮基、苯并吡喃基等。

　　化學(xué)改性能夠通過對活性炭表面的官能團的改變來增加對氣體吸附的活性位，也可以根據(jù)負載催化劑來提升對脫硫脫硝的催化活性。所謂化學(xué)改性即是通過化學(xué)方法改變活性炭表面的官能團，從而來達到控制活性炭選擇性吸附性的目的。在活性炭的表面加入雜原子可改變官能團的屬性，使對吸收硫化物的功能更加強力。當(dāng)前研究的大多數(shù)是氮、氧官能團，這兩類官能團通常是呈堿性的。學(xué)者李巧燕以活性炭和三聚氰胺為材料制備了新型活性炭，這種活性炭相比于以前的活性炭，脫硝效率更大，并且含氮量越多，脫硝性能越強。

　　4 總結(jié)

　　在諸多脫硫脫硝技術(shù)中，活性炭法脫硫脫硝技術(shù)能在很多領(lǐng)域得到大力推廣并應(yīng)用，特別是鋼鐵行業(yè)中，主要因為是活性炭具有獨特的優(yōu)點：良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及疏水性；很好的催化作用、負載性能以及獨特的空隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)特性，能同時對煙氣中二氧化硫、氮氧化物、粉塵、二噁英等污染物進行脫除；煙氣凈化過程中不需消耗水；回收的二氧化硫可制取濃硫酸或亞硫酸鈉副產(chǎn)品，對二氧化硫資源化。活性炭法煙氣脫硫脫硝具有很好的發(fā)展前景，但仍需進一步研究開發(fā)出具有更好耐磨性能、更高脫硝效率等性能的新型活性炭，以便達到降低活性炭制備成本和活性炭法煙氣脫硫脫硝的運行成本。