以活性炭吸附汙染物的原理為基礎,介紹了活性炭（tàn）工藝和改性活性炭法（fǎ）在燒結煙（yān）氣綜合治理中的應（yīng）用。通過分析活性炭新工藝（yì）和改性活性（xìng）炭的特點,指出了將兩者相結合（hé）是未來活性炭綜合（hé）治理燒結煙氣的（de）發展趨勢。

根據2017年中國生態環境狀況公報的統計，在338個地級及以上城市中，有239個城市環境空氣質量超（chāo）標，占70.7%。其中PM2.5平均濃度為43μg/m3，超標天（tiān）數比例為12.4%。PM10平均濃度為75μg/m3，超標天數比例為7.1%。在463個城市(區、縣（xiàn）)開展了降水監測，酸雨城市比例、頻（pín）率分別為（wéi）18.8%、10.8%，其中酸雨麵積約62萬平方千米（mǐ），占國土麵積的（de）6.4%。酸雨汙染主要分布在長江以南（nán）、雲（yún）貴高原以東地區（qū），主要有浙江、上海的大部（bù）分地區、江西中（zhōng）北部、福（fú）建中北（běi）部、湖南中東部、廣東中部、重慶南部、江蘇（sū）南部、安徽南部的少部分地區。經以（yǐ）上數據可知，我國大氣治理仍然麵臨嚴（yán）峻的挑戰。

我國鋼鐵（tiě）產量據世界前（qián）列，是鋼鐵製造大國。但推動工業發展的同時（shí），也伴隨（suí）著嚴重的環境汙染。據統計，鋼鐵企業排放的煙氣中SO2、NOx、粉塵占全國（guó）汙染物總量的11.4%、4.2%、14.7%。燒結（jié）作為鋼鐵製造工藝單元之一，其排放的煙氣中SO2、NOX、粉塵分別占鋼鐵排放總量的40%～60%、50%～55%、15%～20%，因此燒結煙（yān）氣治理已迫在（zài）眉睫。

2018年我國製定了（le）《鋼鐵企業超低排放改造（zào）工作方案(征求意見稿)》，方（fāng）案中明確規定：燒結排放（fàng）的煙氣中SO2<35mg/m3;NOX<50mg/m3;顆粒物<10mg/m3。在《中華（huá）人民共和國大氣汙染防（fáng）治法》中第43條明確（què）規定了（le）鋼鐵等企業在生產（chǎn）過程中排放的硫化物、氮氧（yǎng）化物、粉塵應采用清潔生產工（gōng）藝，配套建設除塵（chén）、脫硫、脫（tuō）硝等裝（zhuāng）置，或者采取技術改造等（děng）其他控製（zhì）大氣汙染物排放的措施。因此，加（jiā）強燒結煙氣的綜合治理是鋼鐵企業（yè）發展和生存（cún）的必要條件。

針對燒結煙氣的綜合治理，目前有三種治（zhì）理鋼鐵企業燒（shāo）結煙氣的技術方案，分別是SCR 法、氧化法、活性炭法。其中據國（guó）內（nèi）外大量研究表明，唯一可（kě）以實現同時脫除煙氣中多種汙染物隻（zhī）有活性炭（tàn）法。為了探究活性炭應（yīng）用在燒結煙氣治理的未來趨勢，本文以活性炭吸附原理為基礎（chǔ），介紹了目前工業上活性炭工藝和改性活性炭在處理煙氣時的特點，指出了目前（qián）活性炭工藝和改性活性炭存在（zài）的問題（tí），提出活性炭技（jì）術用於鋼鐵廠燒結煙氣脫硫脫硝技術仍屬探索階段，各種設計工藝的脫硝效率、運行成本（běn）、二（èr）次汙染、裝備設施（shī）的合（hé）理性等都需進（jìn）一步研究。

1 活性炭工藝治理（lǐ）現狀

1.1 活性炭的吸附原理

活（huó）性炭擁有較大的比表麵積和發達的孔結構，在其表麵上含（hán）有豐富的官能（néng）團，既可以作為吸附（fù）劑又可以作為催化劑載體。

研究表明，當（dāng）溫度在20～100℃時，SO2被活性炭吸附在表麵，此時主要以物理吸附為主;隨著溫度的升高，吸附過程（chéng）也隨之改變，當溫度在100～160℃時，吸附在活性炭表麵上的SO2被（bèi）進一步催化氧化為SO3，此時主要是以化學吸附為主（zhǔ）;當溫度大於250℃時，完全為化學吸附，SO3與H2O 反應生成的H2SO4存（cún）儲進了微孔（kǒng）內。其反應方程式為：

1.2 活性炭吸附工藝

工業（yè）上利（lì）用活性炭淨化（huà）煙氣中的汙染物，設計了（le）活性炭工（gōng）藝法，主要有（yǒu）：單級活性炭法、兩級活性炭法、以及逆流式（shì）活性炭法。

單級活性炭法由吸附係統、解吸再生係統、副產物回收利用係（xì）統三部分（fèn）構成，應用（yòng）*廣泛。有文獻表明，寶鋼湛江某鋼鐵基地單台燒結機上（shàng）采用了單級活性炭法，其治理效果見表1。

由表1可知，單級活性（xìng）炭法的脫硝效率（lǜ）並不（bú）高，隻有62.6%。這是由於當（dāng）SO2和NOX同時存在時，當SO2濃（nóng）度高於NH3時，NH3會與SO2反應生成銨鹽被消耗。針對NOX的脫除（chú）率低的問題，設計了改（gǎi）進的活性炭法，主要有兩級活性炭法和逆流式活性炭法（fǎ）。

兩級活性炭法工藝主要（yào）由煙道係統（tǒng）、兩級吸附係統（tǒng）、解吸係統、活性炭儲運係統組成。其中兩級吸附係統是（shì）由一級、二級吸附塔串聯組成（chéng），每級吸附塔（tǎ）由（yóu）4個吸附單元組成，每個單元（yuán）由左右對稱的六個反應（yīng）室組成，分別（bié）為前（qián）室、中室、後室，其淨化（huà）效果為：燒結工序產生的（de）SO2濃度為430.50mg/Nm3;NOX濃度為277.50mg/Nm3。經兩級活性炭工藝處理後，排放的SO2濃度為0.75mg/Nm3，淨化效率為99.83%;NOX濃度為30.25mg/Nm3;淨化效率為89.10%。

該法與單級活性炭吸附法相比，可以有效的脫除SO2和（hé）NOX，特別是對於NOX，其（qí）脫除率可以達到89.10%，遠遠高於單級活性炭吸附法（fǎ）。這是由於燒（shāo）結（jié）煙氣經前室和中室脫硫除（chú）塵後，再經後室，導致煙氣中SO2的（de）濃度（dù）降低（dī），使得NH3可以直接與煙氣中NOX發生反應形成N2。

逆流式活性炭法工藝的特點在於將脫硫（liú）和（hé）脫硝功能分開，脫硫段在上、脫硝段在下，通過活性炭（tàn）自上而下，燒結煙氣自下（xià）而上的運動，使得活性炭可以（yǐ）充分（fèn）吸附煙氣中的汙染物，這樣解決了活性炭法交（jiāo）叉運動中飽和程度不一致的問題，又有利於NOX被氨氣還原為N2。河鋼集團的邯鋼（gāng）公司采用了此工藝，脫硫、脫硝效率達到了99.3%和91.1%。

綜（zōng）上可知，改進後的活性炭工藝是遵循（xún）先脫硫後脫（tuō）硝的原理來（lái）淨化煙（yān）氣，在脫硝方麵有明顯的提（tí）高，但可能需要采用大量的活性炭作（zuò）為吸附劑以及催化劑，導致了運（yùn）行（háng）費用可能偏高，且容易產生大量的固廢，因此不利於推廣（guǎng）。

1.3 改性活性炭

改性活性（xìng）炭法是通過化學的方法來改變活性炭上的官能團、比表麵積等，從而提高（gāo）多種汙（wū）染（rǎn）物的（de）脫（tuō）除效率和有針對性的提（tí）高某種汙染物脫除率。目前，主要改性的方法有酸堿法、負載（zǎi）金屬法等。工業上采用（yòng）的活性炭為（wéi）直徑9mm 的圓柱形活性炭，但對（duì）於（yú）改性活性炭的運用則很少（shǎo），主要停留在研究階段（duàn）。

一些專家（jiā）采用硝酸鎳（niè）浸漬法製備（bèi）載鎳活性炭，並模擬燒結煙氣開展（zhǎn）了脫硫（liú）實驗。研究表明，普通活性炭在30℃時，可以保持19min的脫硫率在80%以上，硫容為4.22mg/g;改性後（hòu）活性炭在60℃時，可以保持147min的脫硫率在80%以上，硫容為54.18mg/g。同時利用（yòng）HNO3對載鎳（niè）活性炭進行（háng）改性研究表（biǎo）明，在HNO3的作用下，溫度為60℃時，載鎳活性炭的脫硫效率（lǜ）可（kě）以保持132min在在80%以上，硫容為62.21mg/g。

還（hái）有專家（jiā）製備了一種以（yǐ）氮摻雜活性炭為載體的低溫SCR 催化劑。該催化（huà）劑通過氨（ān）氣灼燒（shāo）法製備的氮（dàn）摻雜活性炭為載體，結合Mn、V、Fe、Co、Cu等金屬氧化物。通過氨氣灼燒法製備，改性活性炭的表麵增加了（le）堿位點數量，使得NO 和O2的吸附量增大，導致了更多的NO 氧化為NO2。且經金屬氧化物負載處理後的催化劑，在其表麵形成了大量的酸位點，因此有助於提高了（le）對NH3的吸附性能（néng），從（cóng）而提高（gāo）對NO的吸附。研究表明，在80～180℃範圍內可以達到55%～90%的氮氧（yǎng）化物去（qù）除效率。

一些環保人（rén）士製備了（le）一種蜂窩狀活性炭。經研究表明，製備的蜂窩狀活性炭具有比表麵積大、機械強度高等（děng）優點。通過在蜂窩活性炭上負（fù）載活性組分，在低溫（wēn）時脫硝效率能夠達到80%以上。不同改性（xìng）活性（xìng）炭（tàn）脫除效率見表2。

由表2可知，與普通活性（xìng）炭相（xiàng）比，改性（xìng）後活性炭的耐（nài）溫性（xìng）能明（míng）顯的提高，同時80%以（yǐ）上脫除效率可以保持（chí）的更久。這是由於（yú）通過對活性炭的改性，使得（dé）活性炭的比（bǐ）表麵積（jī）、活性炭表麵基團數量及種類發生改變，從而使得（dé）改性後活性炭在脫除（chú）煙（yān）氣（qì）中的汙染物的效率明顯提（tí）高。

與前麵介紹的活性（xìng）炭工藝相比較，兩種方法的作用（yòng）原理、工（gōng）藝方法和各自（zì）的優缺點各有不同。對於不同汙染物種類和含量的煙（yān）氣處理過程需要進行針對性的選擇，表3中（zhōng）對兩種活性炭處理煙氣過（guò）程中的作用（yòng）原理、方法和各自的優缺點進行了總（zǒng）結。

由表3可知，活性炭工藝中兩級活（huó）性炭法工藝、逆流式活性炭法工藝等改進工藝更加有利於淨化煙氣，但活性炭的用量較大;改性活性炭可以根據具（jù）體要脫除的汙染物來設計，而且在高溫下不影響脫除（chú）效果，但生產成本較高（gāo）。因此選擇合適（shì）的方法脫除煙氣中的（de）有害物（wù）質還（hái）需（xū）根據實（shí）際的需要。

活性炭的內部具有高度發（fā）達的孔隙（xì）結構和巨大的比表麵積（jī），其化學穩定性和熱穩定性好，表麵含有多種含氧官能團，具有很強的吸附能（néng）力。目前，活（huó）性炭工藝（yì）在治理燒結煙氣上主要有：單級活性炭法、兩級活性炭法、逆流式活性炭（tàn）法等。在淨化燒（shāo）結煙氣（qì）時，兩級活性炭法和（hé）逆流式活性炭法可以有效地去除煙氣中的（de）SO2、NOX等汙染物，但（dàn）相對的活性炭用量變大，可能導致二次汙染。而改性活性炭雖然可以達到同時處理多種汙染物，但目前依然停留在實驗探究階段，還未實際應用在工業上。因此，活性炭技術用於鋼鐵廠燒結（jié）煙（yān）氣脫硫脫硝技術（shù）仍（réng）屬（shǔ）探索階段，各種設（shè）計（jì）工藝的脫硝效率、運行成本、二次汙染、裝備設施的合理（lǐ）性等都（dōu）需進一步研究。