Desulfurization of Digester Gas on Wood-Based Activated Carbons Modified with Nitrogen: Importance of Surface Chemistry

化学 烟气脱硫 硫黄 电位滴定法 硫化氢 吸附 滴定法 氮气 活性炭 无机化学 元素分析 氧气 碳纤维 酸性气体 有机化学 天然气 材料科学 复合材料 离子 复合数
作者
Mykola Seredych,Teresa J. Bandosz
出处
期刊:Energy & Fuels [American Chemical Society]
卷期号:22 (2): 850-859 被引量:38
标识
DOI:10.1021/ef700523h
摘要

Activated carbon of wood origin with micro- and mesoporosity was modified with either melamine or urea by impregnation followed by heat treatment at 450 and 950 °C. The materials obtained were used as media for desulfurization of digester gas in the dynamic conditions. The initial and exhausted samples were characterized using elemental analysis, adsorption of nitrogen, Boehm titration, potentiometric titration, FTIR, and thermal analysis. The adsorbents revealed high capacities for H2S removal, and the presence of CO2 was not found detrimental for surface activity. Introduction of basic nitrogen functionalities, especially those thermally stable quaternary and pyridinic nitrogen, significantly increased the performance. It is proposed that these centers activate chemisorbed oxygen, which oxidizes H2S to elemental sulfur, in the first step. That sulfur can be further oxidized providing that enough oxygen is present in the system. Prehumidification of the carbon bed besides resulting in adsorption of water increases the performance by enhancing hydrogen sulfide dissociation in the basic environment, which increases the efficiency of its oxidation. In such conditions, besides elemental sulfur, SO2/sulfurous acid is deposited on the surface. Selectivity of oxidation to SO2 depends upon the availability of oxygen and pore sizes of the materials. When small pores are present, more SO2 is formed.

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