油茶壳改性生物质炭脱除冶炼烟气中砷的研究
张裕嘉
关利聪
周子贤
许兰翔
刘志楼
江西理工大学战略有色金属绿色低碳冶金江西省重点实验室,江西赣州 341000;江西理工大学冶金工程学院,江西赣州 341000
摘要：有色冶炼烟气被认为是我国最主要的人为砷排放源之一.由于有色冶炼烟气成分复杂,从中高效脱除气态砷仍是一个巨大挑战.基于生物质炭表面富含的大量官能团及其对砷的强亲和力,本研究以油茶壳为材料,采用水热法合成了改性生物质炭吸附剂,以期实现气相砷的高效捕获.吸附剂表征研究结果表明,制备的生物质炭呈多孔球形颗粒,具有较大的比表面积(532.441 m2/g)和发达的微孔结构(0.647 cm3/g),其表面富含大量的C—O和C＝O含氧官能团.砷吸附性能研究显示,生物质炭吸附剂的最佳吸附温度为400 ℃,此时脱砷能力达到16.14 mg/g,优于传统矿物吸附剂.此外,在8 g/kg SO2、10 g/kg HCl和16％CO2浓度下生物质炭吸附剂砷的吸附容量均保持在10 mg/g以上,显示出较强的抗酸性气体中毒能力.进一步研究表明,冶炼烟气中O2有利于砷的脱除,而H2O对砷的去除有轻微的抑制作用.分析吸附产物发现,在250 ℃和N2气氛下,吸附产物中砷主要以As5+的形式存在,占总砷比例的62.7％;升高温度和增加O2浓度均会提高吸附产物中As5+的比例,砷的氧化在砷的脱除过程中起着重要的作用.烟气中气态As2O3首先通过物理吸附富集于生物质炭表面,随后被生物质炭表面的含氧官能团氧化为稳定的As2O5.吸附后的生物质炭可通过碱浸法实现循环再生,经过10次循环后,其除砷能力仅下降30％,证实了油茶壳生物质炭具有良好的脱砷再生性能.本研究结果表明生物质炭在砷污染物控制领域具有优异的工业应用潜力.
关键词：烟气治理砷吸附气态砷生物质炭吸附再生
分类号：X701(一般性问题)
资助基金：战略有色金属绿色低碳冶金江西省重点实验室(2024SSY11031)国家自然科学基金(52174334)国家自然科学基金(52374413)江西省自然科学基金资助项目(20224ACB214009)江西省双千高端人才资助项目(2023201087)江西省双千高端人才资助项目(2019201040)
论文发表日期：2025-08-30
在线出版日期：2025-08-19（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 158-166 )
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