消除烟道气中二氧化硫的活性炭催化剂——SO2在催化剂上动态吸附研究

本文考察了流动态体系中,烟气主要组分(O₂和水蒸汽)的含量对SO₂在活性炭上吸附量的影响;研究了SO₂吸附动力学。结果表明,在一定空速和吸附温度下,烟气中O₂和水蒸汽含量分别为5%和8%(Ⅴ%)左右时,SO₂吸附量为最大。SO₂在活性炭上吸附动力学曲线很好地遵循Elovich方程;SO₂吸附活化能E_a⁰为21.939×10³J/mol以及Elovich参数,进而得出吸附活化能E_a,与吸附温度的关系。     

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.     

选择性脱除三氧化硫技术研究

目前常用于控制SO_3的吸收剂在脱除SO_3的同时也会脱除SO_2,导致吸收剂用量大、成本高。针对该问题,考察了NaHSO_3、Na_2SO_3等7种常用吸收剂对SO_3的脱除率和选择性,筛选出可以高效选择性脱除SO_3的吸收剂NaHSO_3,并研究了烟气工况对NaHSO_3脱除SO_3效率和选择性的影响。结果表明:吸收剂NaHSO_3在温度为300℃,空速为60000 h~(-1)的烟气工况下经过1 h的连续反应后,对SO_3的脱除率维持在86.2%左右,其选择性为100%;通过升高温度、增大空速和增加入口SO_3浓度等方式,相同时间内SO_3的累积脱除量均有所提高。用颗粒内扩散模型和Elovich动力学模型对不同烟气工况下的实验结果进行拟合,结果表明颗粒内扩散不是控制脱除过程的唯一因素,而化学吸附可能是NaHSO_3脱除SO_3的主要途径。     

载有五氧化二钒的煤——锅炉烟道气用的SO_2吸附剂

将在700℃干馏1小时的4～6目煤粒(灰分13％、固定炭57％和挥发物质30％)浸于含1.2％表面活性剂(聚氧乙撑一仲醇BT-9)的0.46％—V_2O_53％—H_2SO_4溶液中48小时,干燥,在空气中于350℃加热1小时,再次浸于0.046％—V_2O_53％—H_2SO_4溶液中,在N_2气流中于900℃加热。将含SO_22、H_2O10、O_26％,其余为N_2的气体在100℃通过其上3小时,SO_2的吸附量为8％,而没有表面活性剂的SO_2吸附量为5.6％。     

凹凸棒石(PG)负载V2O5催化剂脱除气态Hg0的研究

利用凹凸棒石(PG)负载V_2O_5制得V_2O_5/PG催化剂并将其用于脱除烟气中的Hg~0.在固定床反应器上研究了V_2O_5/PG催化剂脱除Hg~0的性能,考察了反应温度、汞浓度、空速、烟气成分等对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响,并利用傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验分析了V_2O_5/PG上吸附Hg的形态.实验结果表明,V_2O_5/PG催化剂在120～210℃范围内、电厂烟气净化空速和所含汞浓度条件下具有良好的脱除Hg~0的能力.烟气成分对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响不同,O_2具有显著的促进作用,而SO_2和H_2O具有一定的抑制作用,NO和CO_2的作用不明显.O_2、SO_2和H_2O共同存在时,促进了Hg~0的脱除.傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验的结果证实,V_2O_5/PG上吸附的汞存在不同形态,主要是Hg~(2+)的化合物,表明Hg~0在V_2O_5/PG上的脱除是吸附和催化氧化的共同作用,V_2O_5在V_2O_5/PG脱除Hg~0的过程中起到了关键作用.     

SO_2体积分数对ZL50活性炭吸附脱硫行为的影响和动力学分析

通过动态吸附烟气脱硫实验,考察了烟气中不同SO2体积分数对ZL50脱硫脱硝活性炭脱硫行为的影响,并进行了动力学分析.随着烟气中SO2体积分数增大,脱硫率和ZL50脱硫脱硝活性炭的活性度下降;SO2吸附量和吸附速率增大.模拟结果表明,Bangham模型模拟效果最优,SO2的催化氧化反应对化学吸附有重要影响;Lagergren准一级吸附速率常数随SO2进口体积分数的增加而增大,表明SO2的催化氧化反应在吸附前期可能为速控步骤.推导和定义了Lagergren模型和Bangham模型的初始吸附速率;推导了文献上的Ho模型和Elovich模型的初始速率式。定义的Bangham初始吸附速率与初始吸附速率实验值吻合最好;建立的Bangham吸附反应动力学模型能较好地描述SO2动态吸附速率.结果表明,SO2的初始反应速率分级数为1或接近1,而O2和水蒸气的初始速率分级数分别为0.15～0.20和0.45～0.50之间的常数.     

污泥活性炭对染料的吸附动力学研究

以城市污水处理厂脱水污泥作为原料,采用化学活化法(ZnCl2作为活化剂)制得污泥活性炭,全面研究了污泥活性炭对活性艳红K-2BP、酸性大红GR和直接紫N这3种染料的吸附动力学行为.结果表明,污泥活性炭可以有效地吸附染料,实现污泥的资源化;3种染料的平衡吸附量qe均随着染料初始浓度和温度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量qe的大小顺序为:酸性大红GR＞活性艳红K-2BP＞直接紫N;伪二级动力学模型能够很好地描述3种染料在污泥活性炭上的吸附动力学行为;对于活性艳红K-2BP和直接紫N,颗粒内扩散过程是该吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤,吸附速率同时还受颗粒外扩散过程的控制,而对于酸性大红GR,颗粒内扩散过程不是吸附速率的控制步骤;污泥活性炭对3种染料的吸附是一个吸热过程,吸附活化能较小,主要为物理吸附过程.     

WO_3对V_2O_5/TiO_2-ZrO_2催化剂NH_3-SCR脱硝的影响

采用共沉淀法制备TiO_2-ZrO_2固溶体浸渍法负载WO_3和V_2O_5得到一系列V_2O_5-(x%)WO_3/TiO_2-ZrO_2催化剂。利用比表面积测定(BET)、X射线衍射(XRD)、原位漫反射傅里叶变换红外光谱(In situ DRIFTS)、程序升温脱附(NH_3-TPD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)等表征技术,结合脱硝性能测试,研究催化剂的表面特性、微观结构及脱硝活性;同时针对优选出的脱硝性能较好的催化剂,研究SO_2和H_2O对其活性的影响。结果表明:WO_3的负载增强了催化剂孔隙结构的稳定性和Lewis酸的强度。当WO_3含量为9%时,催化剂的孔隙结构最稳定,表面-NH_2活性物种最多,NH_3的吸附量最大脱硝活性最高,在300~400℃的温度窗口平均保持在92%以上。而当烟气中同时含有SO_2和H_2O时,催化剂活性会显著下降,且中毒不可逆。     

活性炭负载催化剂对模拟烟气中单质汞的吸附

通过浸渍法在活性炭上负载催化剂MgCl_2、CoCl_2、MnCl_2对活性炭进行改性,研究了催化剂负载量、吸附温度对活性炭吸附模拟烟气中单质汞的影响。在活性炭表面上添加无机盐MgCl_2、COCl_2、MnCl_2形成各种表面化学基团,从而加快了在炭表面对汞进行的化学吸附行为,提高活性炭的吸附能力和选择性。结果表明,在负载量为5%时,MnCl_2的改性效果最好,吸附效率提高了93%,其次是CoCl_2效率提高了90%。这在于Mn、Co这两种过渡元素价电子层结构为:(n-1)d~(1-10)ns~2,易形成杂化轨道,与单质汞发生氧化还原反应,也可以接受烟气中氧等配体的孤电子对,与活性炭表面的官能团易形成具有独特的催化性能的配合物,这种配合物作为中间产物可对汞的氧化-化学吸附起到配位催化作用,为模拟烟气中单质汞的吸附提供了适宜的反应表面。     

磁性CeO_2-Fe_3O_4复合材料光催化/吸附去除水中As(Ⅲ)

原水砷污染问题严重威胁饮用水水质安全,随着生活饮用水标准的提高,致使多地饮用水中砷超标问题突显.本研究利用CeO_2半导体的光催化活性及CeO_2和Fe_3O_4对As(Ⅴ)的强亲和力,合成了双组份磁性CeO_2-Fe_3O_4复合材料,并采用SEM、XRD、BET和VSM等手段进行表征,考察复合材料的光催化/吸附除砷效果;研究了初始p H值、共存离子等因素对吸附除砷效果的影响;采用等温吸附模型、吸附动力学模型等手段进行吸附特性研究.实验结果表明,在光催化过程中,·OH和·O_2~-为主要的活性氧化物种.在紫外照射下,As(Ⅲ)能完全被氧化为毒性较低的As(Ⅴ),同时将As(Ⅴ)高效吸附于CeO_2-Fe_3O_4粒子表面.在中性条件下,CeO_2-Fe_3O_4粒子对砷的饱和吸附量为122.19 mg·g~(-1).共存离子Cl~-和SO_4~(2-)对As(Ⅴ)的吸附没有显著影响,而CO_3~(2-)、SiO_3~(2-)和PO_4~(3-)与As(Ⅴ)存在明显的竞争吸附,使As(Ⅴ)的吸附去除效果明显降低.吸附动力学和吸附等温线模拟分别符合准二级动力学方程和Freundlich吸附等温线,表明As(Ⅴ)的吸附以化学吸附为主导.CeO_2-Fe_3O_4复合吸附剂可快速实现固液分离,容易再生且重复利用性较好,具有广泛的应用前景.     

预处理对尿液长期存储过程的影响及机理分析

针对尿液盐度高、成分复杂,存储过程中性质易变等问题,以有机与无机物质的变化特征为考察对象,研究浓H_2SO_4、陶瓷膜和活性炭等预处理对尿液存储过程中性质变化的影响,并分析其转化机理.结果表明,尿液性质变化的主要反应是尿素分解及其引发的无机共沉淀现象,且随着氨氮浓度由1365升高至2755mg/L,沉淀逐渐由磷酸盐向鸟粪石转变.浓H_2SO_4预处理通过抑制尿素分解实现尿液性质稳定,而陶瓷膜处理和活性炭吸附促进尿素分解,且活性炭可有效吸附氮元素.同时,荧光光谱的研究发现尿液存储过程中DOM(溶解性有机物)组分也发生了显著变化:浓H_2SO_4预处理组中E_(280)/E_(472)、A_(275～295)、E_(254)/E_(365)、E_(300)/E_(400)的升高表明DOM中疏水性及小分子有机物浓度增加,而UV_(254)、A_(350～400)的降低也印证了芳香性有机物含量的降低.陶瓷膜与活性炭可去除有机物,但陶瓷膜对尿素的去除效率高于其他有机组分,而活性炭对芳香性有机物的去除比例最高.本文系统阐明了尿液存储中性质变化过程与机制,并论证了不同预处理的影响,为尿液源分离处理提供有效的参考.     

纳米羟基铝吸附砷的研究

以偏铝酸钠和硫酸为原料制备纳米羟基铝吸附剂,通过静态吸附实验考察了影响吸附的因素。结果表明:纳米羟基铝对砷的吸附平衡时间为8 h,去除率可达70%。去除率随温度的升高而增大,随初始砷浓度的增加而降低;离子强度增会降低纳米羟基铝对砷的吸附量;p H=6~8时,吸附能力最强,p H值再升高和降低,吸附能力均下降。吸附动力学匹配Elovich动力学模型。吸附等温线符合Freundlich模型,相关性0.993。热力学参数吉布斯自由能变(△G)、焓变(△H)和熵变(△S)活化能(E_a)计算显示,纳米羟基铝对砷的吸附过程是一个非自发的吸热过程。     

活性炭对苯胺、对硝基苯胺共吸附性能的研究

文章采用静态吸附法研究活性炭对苯胺和对硝基苯胺混合溶液中各组分的共吸附过程。研究结果表明,在吸附开始阶段,活性炭对各组分的吸附速率均较大,随着吸附时间的延长,其吸附速率减慢。活性炭对两组分吸附的动力学行为均遵循Bangham速率方程,且由于苯胺的分子极性较小,活性炭对苯胺的吸附速率比对硝基苯胺对大。对于不同浓度比的混合溶液,吸附质浓度越大,活性炭对其吸附量越大。混合溶液中对硝基苯胺的浓度越大,活性炭的总吸附速率和吸附量越大。当pH值为4～5时活性炭对苯胺的吸附性能优,而pH值对活性炭对对硝基苯胺的吸附量影响较小。活性炭对两组分的吸附量和吸附速率都随着温度的升高而增加,说明吸附反应为吸热反应。活性炭对苯胺的吸附反应活化能为24.21kJ/mol,对对硝基苯胺的吸附反应活化能为54.98kJ/mol,温度升高更有利于活性炭对对硝基苯胺的吸附。     

磁性绿锈吸附固定厌氧水体磷酸盐及其影响因素

文章通过氧化法合成了2种绿锈(GR),并与磁性Fe_3O_4进行复合形成了2种磁性固磷剂M-GR(SO_4)和M-GR(CO_3)。通过M-GR(SO_4)和M-GR(CO_3)对磷酸根的吸附动力学和等温吸附实验研究发现,准二级动力学模型和Langmuir理论模型更符合2种磁性绿锈对磷酸根的吸附情况,说明吸附过程为化学吸附和单分子层吸附。研究了不同pH和不同浓度阴离子(Cl-、SO_4~(2-)、CO_3~(2-))以及腐殖酸(HA)作用下2种磁性绿锈吸附剂吸附性能的变化情况,发现在pH为5.5～6.2时,M-GR(SO_4)固磷率为90%;而pH在5.5～9.2间M-GR(CO_3)固磷效果最好,为30%。Cl~-对磁性绿锈固定磷酸盐几乎无抑制作用;SO_4~(2-)对M-GR(SO_4)固磷有较大的影响,但是对M-GR(CO_3)影响不明显;CO_3~(2-)的引入对不同吸附剂均有较强的抑制作用,其中对M-GR(SO_4)的影响更大;HA对M-GR(SO_4)有一定的抑制作用,对MGR(CO_3)的影响则可以忽略。该研究为磁性绿锈作为磷吸附剂修复水体富营养化的应用提供技术支撑。     

热活化过硫酸钠降解土壤体系中的菲

菲(PHE)是一种重要的土壤有机污染物。通过研究在不同水浴温度下,PHE在土壤中的吸附特性及降解过程,揭示了热活化过硫酸钠(Na_2S_2O_8)降解土壤体系中PHE的一般机制。实验结果表明:热活化Na_2S_2O_8降解土壤中的PHE是一个氧化与吸附同时进行的过程;吸附在土壤孔隙结构中的PHE很难被氧化;反应前10 min,氧化和吸附过程均符合准一级动力学方程;温度对PHE降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型,在333~363 K,活化能为122.6 k J/mol;表观反应速率常数随Na_2S_2O_8投量增加而增大;PHE的降解率随着PHE初始浓度升高而降低,随着水土比升高而升高;在Na_2S_2O_8浓度较高的条件下,H~+、HCO_3~-和Cl~-对PHE降解率影响不大,OH~-会降低PHE的降解率。     

载溴活性炭去除烟气中的单质汞

为提高活性炭对烟气中单质汞的吸附作用,利用溴对活性炭进行处理.通过对吸附容量和吸附动力学的测试,研究了载溴活性炭对气体中的单质汞的去除行为.结果表明,载溴可使活性炭对单质汞的吸附量显著增加,并加快对单质汞的吸附速率.实验条件下,当载溴量为0.33%时,活性炭对汞的饱合吸附量可增加约80倍,吸附容量达0.2mg/g;相对吸附系数增加了约40倍.溴负载量越高,吸附强化作用越显著.温度升高,载溴活性炭的吸附能力略有下降,烟气中的二氧化硫对单质汞的吸附速率略有抑制作用.     

活性炭吸附乙酸乙酯的动态吸附和动力学研究

该研究以商业活性炭为固定床填充剂,研究了活性炭固定床对乙酸乙酯的吸附脱附行为。使用的商业活性炭具有极高的比表面积,达到1 099.74 m2/g,对乙酸乙酯的最大吸附量达到443.7 mg/g。对活性炭吸附乙酸乙酯的实验数据进行了动态吸附模型拟合和动力学拟合,包括Boltzmann和Yoon-Nelson 2种动态吸附模型,伪一级动力学、伪二级动力学、Banham吸附率方程和Elovich方程4种动力学模型。结果表明Boltzmann模型和Banham吸附率方程具有更好的拟合效果,说明活性炭固定床的传质阻力小,传质效率高,并且发现通过Banham吸附率方程计算出来的的最大吸附量与实际最大吸附量高度吻合,可以利用该模型预测其他VOCs的吸附曲线,具有一定实际意义。     

负载铜活性炭脱硫性能研究

以椰壳活性炭为研究对象,运用浸渍法制备负载金属的活性炭催化剂,采用SEM和XRD对材料进行表征,通过脱硫实验分别研究了炭基、载铜活性炭脱硫性能。研究表明:炭基材料的最佳脱硫反应温度为30℃,反应温度越低物理吸附越有利,反应温度越高化学吸附越好;脱硫机理为SO_2、O_2和H_2O被AC吸附成吸附态,主要在微孔条件下形成硫酸;Cu负载量为5%时催化剂具有较好的脱硫效果,Cu活性组分在活性炭上分散度很高,基本以无定形状态存在;Cu负载量进一步增大时,活性炭表面会出现多层覆盖,甚至导致空隙堵塞和脱硫性能下降。     

用流化床由烟气除去硫氧化物和其它有害作用物

由烟气除去硫氧化物和其它气体污染物的方法是,将烟气一次通过含Na、K、Ca和/或Mg阳离子及O~(2-)、OH~-和/或CO_3~(2-)阴离子试剂的、并在水蒸汽露点以上混合温度≤50℃的流化床;试剂根据废气温度和二氧化硫含量分别以干的形式和水溶液或浆状送入至分离点。含SO_2 12,500、HCl 200和飞灰13,000mg/m~3的褐煤燃烧烟气,以25m/s的速度送至流化床反应器,在第1个部位以3810kg/h的CaO(平均粒度7.5μm)处理,在另一个部位则以7630kg/h CaO悬浮水溶液(固体含量～20％(重量))处理。床层的平均悬浮密度为～1kg     

磁性分子印迹聚合物制备及其对环境水样中雌二醇的特异性吸附性能研究

以正硅酸乙酯包覆、硅烷偶联剂MPS改性的Ni_(0.5)Zn_(0.5)Fe_2O_4@SiO_2@MPS纳米粒子为磁核,以雌二醇(E_2)为模板分子、丙烯酰胺为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂、偶氮二异丁腈为引发剂,合成雌二醇核壳微球型磁性分子印迹聚合物(E_2-MMIPs),采用红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)以及振动样品磁强计(VSM)对E_2-MMIPs样品的表面形貌、微结构、磁性质等进行表征,并将E_2-MMIPs应用于实际环境水样中,探讨其对实际水样中E_2的选择性识别和特异性吸附性能。结果表明:E_2-MMIPs的形貌规则、分布均匀、热稳定性好,可以达到回收利用的磁性要求;E_2-MMIPs对环境水样中E_2具有较高的选择性吸附性能,其对E_2的吸附量大于非磁性分子印迹聚合物的吸附量,最高吸附量可达到23.83 mg/g,并可应用于实际废水中有效识别E_2。