粉煤灰负载Fe2O3脱除气态单质汞的试验研究

在固定床反应器中研究了利用燃煤电厂固废粉煤灰(FA)负载Fe2O3所制备的Fe2O3/FA催化剂对气态Hg0的脱除情况,发现Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0的能力.同时,考察了Fe2O3负载量、温度、空速、Hg0浓度、烟气成分等对Fe2O3/FA脱除Hg0的影响.结果表明,Fe2O3/FA对Hg0的脱除能力随Fe2O3负载量(1%~10%)的增加和温度(120~200℃)的升高而增强;Fe2O3/FA在较低的空速和Hg0浓度条件下表现出了更高的脱除Hg0的活性;HCl和O2促进了Fe2O3/FA对Hg0的脱除,而SO2和H2O抑制了Fe2O3/FA对Hg0的脱除.逐级化学提取实验结果证实,Fe2O3将Hg0氧化为Hg2+的化合物并吸附在FA上,这是Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0能力的原因.     

KI改性黏土脱除烟气中单质汞的研究

卤素改性材料对烟气中单质汞的去除具有较高的效率,黏土(膨润土)在我国分布广,资源丰富且廉价易得.为探究KI改性黏土对烟气中单质汞的脱除效率,以浸渍法制得了KI改性膨润土,研究了不同KI负载量、不同吸附温度及不同烟气氛围下,改性膨润土对Hg0的脱除效率和累积吸附量,并与原始膨润土进行对比.运用比表面分析(BET)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)及热重分析法(TGA)等方法对材料的物理化学特性进行了分析.结果表明,KI改性大大提升膨润土对Hg0的脱除效率,并且Hg0的脱除效率随着KI负载量的加大而上升.温度提高了吸附剂吸附Hg0的性质,吸附剂主要表现为化学吸附.O2有利于吸附剂对Hg0的吸附.SO2对吸附剂吸附Hg0有轻微的促进作用,H2O的存在对吸附剂吸附Hg0具有很强的抑制作用.     

V2O5/AC催化剂脱除烟气中SO2的微观动力学研究

利用热重分析仪对V2O3/AC脱除SO2的微观动力学进行了研究,考察了催化剂V2O5的含量[w(V2O5)]、反应物SO2和H2O的浓度[ψ(SO2)和ψ(H2O)]及反应温度对催化剂增重分率的影响,并采用微孔填充模型描述V2O5/AC的脱硫行为.模型研究表明:V2O5/AC脱除SO2反应速率由吸附-催化剂表面化学反应控制,SO2和H2O的吸附可用Langmuir-Hinshelwood模型分析.将活性组分表面分率和V2O5/AC的微孔孔容随反应的变化用参数n表示,n类似于反应级数,以表示二者对反应的影响程度.     

V2O5/AC在含SO2气氛中对气态Hg0的吸附脱除研究

利用固定床反应器研究了模拟烟气(N_2、SO_2、O_2)气氛下,气态Hg~0在V_2O_5/AC催化剂上的吸附脱除行为.考察了V_2O_5担载量、SO_2浓度和吸附温度等对V_2O_5/AC吸附脱除Hg~0的影响,并对V_2O_5/AC上吸附汞的形态进行了XPS分析表征.研究发现,V_2O_5/AC对Hg~0的吸附能力远大于载体AC.汞的吸附量与V_2O_5/AC中V_2O_5的质量分数有关,随着V_2O_5质量分数从0.5%增加到1.0%,汞的吸附量从75.9 μg·g~(-1)增加到89.6 μg·g~(-1) (无氧) 和115.9 μg·g~(-1)增加到185.5 μg·g~(-1) (有氧),远高于相同吸附条件下的AC上的汞吸附量 (9.6 μg·g~(-1)和23.3 μg·g~(-1)).SO_2对Hg~0的吸附有促进作用,主要是由于SO_2和Hg~0在V_2O_5/AC上发生了化学反应.但是当SO_2体积分数从500×10~(-6)增加到2 000×10~(-6)时,V_2O_5/AC对汞的吸附量只增加了5%.不同温度下的实验结果表明,V_2O_5/AC催化剂在150℃左右的吸附脱除Hg~0的能力最高,汞的吸附量达到98.5 μg·g~(-1) (无氧) 和187.7 μg·g~(-1) (有氧).XPS 分析结果表明,在V_2O_5/AC催化剂表面有HgO和HgSO_4生成,证实了V_2O_5和SO_2的作用.     

酸-碘改性壳聚糖-膨润土脱除单质汞特性及机理分析

为探明烟气中酸性气体(SO2,NO,HCl)和H2O对酸-碘改性壳聚糖-膨润土吸附剂脱除单质汞(Hg0)的影响和脱除机理,在小型固定床试验台架上开展了Hg0脱除的实验研究.结果表明:由于SO2与Hg0在吸附剂表面活性位上存在竞争吸附,SO2抑制吸附剂对Hg0的脱除.H2O和较高浓度(1000μg/m3)的NO对脱汞具有明显地促进作用.由于低温下HCl与Hg0较高的反应能垒,HCl对脱汞没有影响.与单一烟气成分影响相比,在SO2、NO、HCl和H2O的联合作用下,吸附剂的长时间脱汞性能得到大幅提高.机理分析表明壳聚糖首先被酸中的H+质子化,之后再吸附酸与KI反应生成的I2,进而有效地吸附Hg0.量子化学计算表明壳聚糖在酸性条件下对I2具有良好的吸附特性,改性壳聚糖吸附剂对Hg0具有较好的吸附能力,其吸附能约为127kJ/mol.     

MnOx/HZSM-5去除烟气中元素态汞的实验研究

采用浸渍法制备了一系列的MnOx/HZSM-5,在实验烟气中研究了MnOx/HZSM-5对Hg0的去除行为,并运用比表面(BET)和X-射线衍射(XRD)技术对其进行了表征.结果表明,在6%O2条件下HZSM-5本身具有良好的去除Hg0的性能,改性后的分子筛对Hg0吸附和氧化的能力得到改善,且MnOx负载量在10%时效果最佳;适当升高反应温度能增强脱汞效率,300℃为最佳反应温度;烟气中O2能促进汞的氧化,而NO和SO2与汞竞争MnOx/HZSM-5上的活性位,对Hg0的氧化有一定的抑制作用.此外,研究还发现,在MnOx/HZSM-5吸附剂上Hg0主要是经氧化形成HgO,其脱汞机理在一定程度上符合Mars-Maessen机理.     

燃煤飞灰对锅炉烟道气中Hg0的吸附特性

在实验室模拟研究了燃煤飞灰颗粒组分对燃煤烟道气中气相Hg的吸附脱除特性.试验结果表明,Hg吸附量随飞灰烧失量的增长而增大,飞灰中不同类型介质的气相Hg吸附特性差异显著,其中未燃尽炭的Hg吸附性能最强,吸附剂BET比表面积与其Hg吸附量呈正相关关系.载气气相Hg浓度与Hg吸附量成非线性正相关关系,即Hg浓度为5×10^-7时的Hg吸附量只有5×10^-6的1/2.吸附温度与Hg吸附量呈较显著负相关关系.残炭表面的含氧官能团C=O有利于Hg的氧化和化学吸附.燃煤飞灰炭粒所具有的多孔隙结构和巨大比表面积有利于吸附脱除烟道气中Hg污染物.     

K2CO3改性类水滑石衍生复合金属氧化物吸附剂脱除HCl(g)性能

采用浸渍法对钙镁铝类水滑石进行K₂CO₃改性,并进一步焙烧获得复合金属氧化物吸附剂。在固定床实验系统上对K₂CO₃改性类水滑石吸附剂的高温脱除HCl（g）性能进行了研究,探究了K₂CO₃负载量、反应温度和初始HCl（g）浓度对其高温脱除HCl（g）性能的影响,通过X射线衍射（XRD）、比表面积及孔隙分析（BET）、扫描电镜（SEM）及热重分析（TG）对改性前后的类水滑石吸附剂进行了表征。结果表明:1）K₂CO₃改性后类水滑石吸附剂的脱除HCl（g）性能显著提高,K₂CO₃的最佳负载量为30%,过高的负载量会导致吸附剂的孔隙堵塞,吸附能力下降;2）在400~800℃的反应温度范围内,吸附剂的HCl（g）吸附容量在600℃时达到最高,为0.289 g/g;3）在不同HCl（g）浓度下吸附剂的脱除HCl（g）性能保持稳定;4）经500℃煅烧后吸附剂的比表面积和孔体积增大,平均孔径减小,吸附能力增强;负载K₂CO₃后类水滑石吸附剂的热稳定性有所增强。K₂CO₃改性后的类水滑石衍生吸附剂具有优良的高温脱除HCl（g）性能,为选择高效实用的高温HCl（g）吸附剂提供了参考。     

催化氧化NO催化剂Mn/ZrO2的制备与性能研究

以二氧化锆为载体负载锰氧化物,制备了MnO x/ZrO2催化剂用于催化氧化法(SCO)脱除烟气NO,考察了制备条件和反应条件对催化剂SCO活性的影响.同时,采用N2吸附、SEM、XRD及XPS等手段对催化剂理化性质进行了表征.结果表明,采用等体积浸渍法,以硝酸锰作为前驱体制备的Mn8/ZrO2/450催化剂在300℃、空速15000 h-1条件下,NO转化率可达84%,表现出较好的NO氧化活性.催化剂的主要活性组分为MnO2,在催化剂载体表面上呈现出较好的分散度.对催化剂进行了NO等温吸附与程序升温脱附,结合程序升温表面反应(TPSR)实验,探讨了催化剂表面NO催化氧化机理.研究发现,NO在该催化剂表面主要以吸附态反应,在含氧气氛中吸附态NO的氧化速率高于脱附速率,表面NO2的脱附峰温与最佳SCO活性温度相吻合.上述结果表明,NO转化过程速率受氧化产物NO2的脱附步骤控制,表面反应为快速步骤.     

改性赤泥吸附剂吸附低浓度CO2研究

以赤泥(RM)为原料,采用酸碱预处理方法制备了介孔赤泥材料(MRM),并以其为载体,利用浸渍法负载MgO以期增加碱性活性位点,通过BET,XRF,XRD,CO₂-TPD等手段对其结构和组成成分进行表征分析.研究表明,MRM的比表面积较RM提高了约28倍,孔结构丰富,物相组成分析表明以赤铁矿为主.负载MgO后,孔结构被堵塞,其比表面积和孔容随着Mg负载量的增加而减小,对5%MgO/MRM吸附剂通过XRD检测结果未发现MgO,表明Mg在吸附剂中分散性较好.当吸附温度为30℃,酸碱预处理赤泥的CO₂吸附容量为1.54mg/g,而5%MgO/MRM的吸附容量为2.26mg/g,说明负载MgO后,碱性活性位点数量明显增加,化学吸附作用增强,随着温度的升高,吸附容量逐渐降低.CO₂-TPD测试结果表明,MRM和5%MgO/MRM均以化学吸附为主,主要形成碳酸盐和碳酸氢盐结构.     

柱状V2O5/AC中V2O5的分布特征对烟气脱硫活性的影响

采用过量浸渍(XS)、等体积浸渍(PV)和半等体积浸渍(HPV)方法,分别制得3种柱状V₂O₅/AC催化剂,并对其脱硫能力进行评价.结果表明:尽管这3种方法制取的催化剂总w(V₂O₅)相同(均为0.5%),但V₂O₅在柱状颗粒中的分布差异却很大;其中半等体积浸渍法制备的催化剂外层w(V₂O₅)最高,等体积浸渍法的w(V₂O5)居中,过量浸渍法的w(V₂O₅)最低.脱硫前期,催化剂外层的w(V₂O₅)对脱硫活性的影响很大,外层w(V₂O₅)高的催化剂脱硫活性较高;脱硫后期,催化剂外层w(V₂O₅)对脱硫活性的影响变小,而内层w(V₂O₅)的影响变大,内层w(V₂O₅)高的催化剂脱硫活性较高.      

Pd/activated carbon sorbents for mid-temperature capture of mercury from coal-derived fuel gas

Higher concentrations of Hg can be emitted from coal pyrolysis or gasification than from coal combustion, especially elemental Hg. Highly efficient Hg removal technology from coal-derived fuel gas is thus of great importance. Based on the very excellent Hg removal ability of Pd and the high adsorption abilities of activated carbon（AC） for H2 S and Hg, a series of Pd/AC sorbents was prepared by using pore volume impregnation, and their performance in capturing Hg and H2 S from coal-derived fuel gas was investigated using a laboratory-scale fixed-bed reactor. The effects of loading amount, reaction temperature and reaction atmosphere on Hg removal from coal-derived fuel gas were studied. The sorbents were characterized by N2 adsorption, X-ray diffraction（XRD） and X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）. The results indicated that the efficiency of Hg removal increased with the increasing of Pd loading amount, but the effective utilization rate of the active component Pd decreased significantly at the same time. High temperature had a negative influence on the Hg removal. The efficiency of Hg removal in the N2-H2S-H2-CO-Hg atmosphere（simulated coal gas） was higher than that in N2-H2S-Hg and N2-Hg atmospheres, which showed that H2 and CO, with their reducing capacity, could benefit promote the removal of Hg. The XPS results suggested that there were two different ways of capturing Hg over sorbents in N2-H2S-Hg and N2-Hg atmospheres.     

钒和钨负载量对V2O5-WO3/TiO2表面形态及催化性能的影响

采用浸渍法制备了一系列不同钒和钨负载量的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂样品,对样品NH₃选择性催化还原NO性能进行了评价,并用BET、XRD、XPS等手段对催化剂样品的表面形态进行了表征.研究发现,钒的负载量对催化剂的比表面积和催化活性有显著影响,当钒负载量从1％升高到8％时,催化剂比表面积下降了16 m²/g,最高活性温度降低了约100℃.钨起到稳定剂和助剂的双重作用,当钒负载量为1％时,钨负载量从0升高到6％,催化剂比表面积仅下降了3 m²/g,而活性温度窗口向高温和低温各拓宽了约50℃.研究表明钒和钨负载量都能影响催化剂表面的VO_x物种,但对催化剂的表面晶型没有明显影响.     

FeCl3改性MOFs在低温下对Hg0的吸附性能

为提高吸附剂对Hg0（零价汞）的吸附效率,利用MOFs（金属有机框架）材料发达的孔隙结构和高比表面积（1 997.010 0 m2/g）,采用FeCl₃溶液浸渍改性,制备了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）用于脱除Hg0.在小型固定床反应器上考察了浸渍浓度、反应温度、氧含量等对Hg0去除的影响.结果表明:FeCl₃@MIL-101（Cr）在进口ρ（Hg0）为2×10-3 mg/L,c（FeCl₃）为0.2 mol/L,反应温度60℃,气体流速400 mL/min,φ（O₂）为1%的条件下,吸附穿透时间长达62 h,相应的吸附容量为14.27 mg/g.在此基础上,进一步利用BET（比表面积测试）、SEM（扫描电镜）-EDX（能量色散X射线光谱）、XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱）等常用表征手段研究了改性前后吸附剂的物理化学特性,证明了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）吸附零价汞是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,含氯官能团在吸附Hg0过程中也发挥了相当大的作用,并且氧气可促进其吸附效果.最后,分析了其吸附机理.研究显示,该种吸附剂在低温条件下具有较为优良的脱汞性能,应用前景良好.      

臭氧过氧化氢降解西马津试验研究

利用O3/H2O2体系降解内分泌干扰物类除草剂西玛津,对氧化产物进行了色谱分析,以评价该体系去除西玛津效能.西玛津浓度为2mg/L,过氧化氢与臭氧摩尔比为0.7,臭氧浓度为10.0mg/L,室温(26℃), pH值为7～8条件下,西玛津的去除率最高可达87.1%,说明O3/H2O2体系氧化西玛津的反应条件温和,易于工程应用;自来水本底西玛津的去除率较纯水中高约10%,达到86.9%;腐殖酸对西玛津的降解影响表现为低浓度促进高浓度抑制,碳酸氢根对西玛津降解的抑制作用较小;GC-MS检测到脱乙基西玛津的存在,通过对LC-MS谱图的分析也证明伴随西玛津的氧化,有脱乙基产物的生成;产物的IC检测结果表明存在脱氯反应过程,且有部分三嗪环被打开,说明臭氧过氧化氢系统氧化降解能力较强.     

新型低温Fe/AC脱硫剂的研究

将活性焦担载氧化铁制得Fe/AC脱硫剂用于烟气脱硫,在最经济的烟气脱硫温度窗口(120℃～250℃)显示出高的脱硫活性.考察操作条件对其脱硫活性的影响,并借助EXAFS和TPD表征技术对其内在原因进行探讨.Fe/AC脱硫剂在排烟温度下用于脱硫,其活性明显优于活性焦和纯Fe₂O₃,且载体炭无氧化烧损.Fe/AC吸硫后形成2种含硫物质:H₂SO₄和Fe₂(SO₄)₃,H₂O和O₂的存在可增加Fe/AC对SO₂的吸附硫容.由高比表面活性焦制得的Fe/AC有更高的脱硫活性,这源于活性组分Fe₂O₃在其上良好的分散性.Fe/AC用于脱硫应在适宜空速[(800L/(kg·h)]下操作.     

草粉担载Na2CO3可逆脱硫吸附剂的制备及脱硫活性

通过浸渍方法,制备了5%～90%(质量分数)担载量Na₂CO₃/草粉脱硫剂.实验结果表明,较小的草粉粒度(≤0.28mm)和较低的气体流量(40mL/min)有利于SO₂脱除,但是脱硫温度(70℃～300℃)对脱硫效果影响不大.利用XRD,SEM,ATR-IR等分析手段,研究了草粉改性Na₂CO₃脱硫吸附剂的机理.实验证明:改性Na₂CO₃吸附剂高效脱硫的机理主要在于吸附剂表面结构的无定形态,因而具有比较大的比表面积(12.14m²/g)和孔体积(0.093cm³/g).     

CeO2改性MnOx/Al2O3的低温SCR法脱硝性能及机制研究

采用凝胶溶胶法制备大比表面积的Al2O3载体,等体积浸渍法配制负载MnOx和CeO2组分的CeO2-MnOx催化剂.以NH3为还原剂,一定的空气流速及合适的气体配比的条件下,考察所制备的催化剂在70～300℃范围内低温SCR法的脱硝性能及机制,同时分别对催化剂进行BET、XRD、SEM等表征实验,研究催化剂的理化性质....