纳米硫化锌吸附脱除单质汞的实验研究

在固定床吸附实验台上研究了N_2气氛下纳米硫化锌(Nano-ZnS)对单质汞的吸附脱除特性,分析了锌硫比(Zn:S)和干燥温度等制备条件以及反应床温度对其脱汞效果的影响,并和活性炭的脱汞性能进行对比。结果表明:锌硫比和干燥温度对吸附剂的脱汞性能影响很大,锌硫比为1:0.98,干燥温度为160℃时制备出的纳米硫化锌的脱汞性能最佳;纳米硫化锌对汞的吸附以化学吸附为主,在200℃左右,吸附作用最强;与商业活性炭相比,纳米硫化锌具有更优秀的汞吸附能力以及吸附速率。     

CuS/ZnS复合材料脱除烟气中零价汞的实验研究

采用液相沉淀法制备了CuS/ZnS复合材料,在固定床吸附实验台上研究了材料的单质汞(Hg~0)吸附特性.结果表明:CuS/ZnS的Hg~0吸附速率远快于纯CuS或ZnS;CuS的最佳摩尔比随反应温度升高而降低,150℃下,CuS和ZnS的摩尔比为10%时材料脱汞性能最为优异,1 mg 10Cu-Zn可将40μg·m~(-3)的初始汞浓度降为0;通过调整CuS和ZnS的比例,可制备出适合任何温度条件的二元硫化矿物吸附剂,对开发适用于多种工业烟气Hg~0控制的多元复合硫化物材料具有指导意义。     

通透结构泡沫硒化铜原位构筑及烟气脱汞研究

燃煤烟气汞的大量排放对公众健康和生态系统造成了严重威胁,开发新型高效脱汞技术和材料对汞污染防治具有重要意义。本文采用原位硒化方法制备了泡沫硒化铜(Cu-hs),与采用水热法制备的泡沫硒化铜(Cu-hd-1和Cu-hd-12)相比,Cu-hs具有更优的单质汞(Hg⁰)吸附性能。Cu-hs具有良好的抗H₂O和SO₂干扰能力,O₂对Cu-hs吸附Hg⁰有一定的促进作用,而HCl的存在对Hg⁰吸附没有明显影响。Cu-hs表面的汞饱和吸附量为3743 g/m³(约为15 mg/g),显著高于目前文献中报道的活性炭的饱和吸附量,具有很好的燃煤烟气脱汞应用潜力。     

溴化铜改性硅藻土脱汞性能的实验研究

采用溴化铜(CuBr2)对三种硅藻土(Dia)进行改性得到脱汞吸附剂(CuBr2-Dia1、CuBr2-Dia2、CuBr2-Dia3),在固定床实验装置上研究了所制备的吸附剂的脱汞性能,并研究了不同温度和烟气组分对CuBr2-Dia3脱汞效率的影响.实验结果表明,改性后三种硅藻土的脱汞性能都有显著提高,以CuBr2-Dia3的脱汞效率最高.在纯氮气下CuBr2-Dia3的最佳脱汞温度为140℃.所吸附的汞至少存在两种形态,并且具有很好的热稳定性.O2和HCl共同作用可以提高CuBr2-Dia3的脱汞性能。NO也具有很强的促进作用.在纯氮气下加入0.03%NO后,CuBr2-Dia3的脱汞效率由原来的92.5%提高到96.0%。SO2具有明显的抑制作用,0.12%SO2能将其脱汞效率降低到59.7%,而加入4%O2和0.03%NO后,其脱汞效率又恢复到原来的水平。     

纸张与PVC衍生吸附剂的制备及其脱汞性能研究

本文以纸张为碳基体,PVC为活性氯前驱体,利用两者热交互作用制备含氯吸附剂,研究了不同温度、不同混合比例、不同气氛、不同停留时间下热解制备的吸附剂的汞脱除效果。实验表明,纸张与PVC有很明显的交互作用,从而在吸附剂表面形成活性Cl原子。原料中PVC的加入明显增强了吸附剂的吸附性能,在110℃和150℃下对汞的吸附性能显著提高,且在150℃下,CO_2比N_2气氛下制备的吸附剂吸附性能更好。研究表明废弃物衍生汞吸附剂是一种可行的方案。     

磁性可再生天然铁矿石吸附剂对汞的脱除研究

选取磁性天然铁矿石作为燃煤烟气中的汞吸附剂,采用XRD、BET、XRF和VSM表征方法对天然铁矿石的物理化学特性进行表征,在模拟烟气下采用固定床反应器研究铁矿石的脱汞性能、吸附反应机理和循环再生性能。结果表明:在低温时天然铁矿石吸附剂具有90%以上的脱汞效率,100℃时脱汞效率最佳,达到96.67%.汞在铁矿石表面的吸附方式主要是化学吸附,生成的汞形态主要是HgCl_2和HgO。10次吸附-循环再生中脱汞效率均在80%以上。     

溶液燃烧法合成α-Fe_2O_3纳米晶体

以硝酸铁为氧化剂,柠檬酸为燃料还原剂,采用溶液燃烧法在300—400℃制备了纳米Fe_2O_3晶体。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和低温N_2吸附等手段对产物形貌进行了分析和表征。研究结果表明,以柠檬酸为燃料在400℃下制备的α-Fe_2O_3纯度高,分散性好,晶粒大小为13—17nm,比表面28.1m~2·g~(-1)。     

过渡金属卤化物改性非碳基吸附剂脱汞研究

以6种大比表面积非碳基成分为载体,经过渡金属卤化物改性处理后制成汞吸附剂,并对其不同烟气气氛和温度下的汞吸附性能及汞氧化率进行了研究。CuCl_2改性氧化铝在各种烟气条件下均表现出较好的汞吸附性能。FeCl_3改性沸石的汞脱除率相对略低,但它制作成本较低。这两种非碳基吸附剂在未来有较好的应用前景。改性吸附剂的最适宜反应温度100～200℃。     

氧化石墨烯(GO)及复合物制备及其对汞吸附特性的研究

以石墨粉(G)为原料,通过化学方法制备了氧化石墨烯(GO)、纳米Fe_3O_4负载石墨烯复合材料(MGO)、纳米Ag颗粒修饰磁性氧化石墨烯(GO-Ag/MGO-Ag)四种吸附材料,对材料进行了表征并考察了氧化石墨烯及其复合物对烟气中汞的吸附作用。研究表明四种石墨烯基吸附剂可被成功合成和表征;GO在100-150℃时对Hg~0表现出优异的吸附性能,Ag-NPs修饰GO能有效提升吸附剂对汞的吸附能力,MGO-Ag复合吸附剂对汞的吸附能力最佳;MGOAg在150~200℃时表现出优异的汞吸附能力,在反复循环之后吸附性能几乎不变;以MGO-Ag为代表的可再生磁性石墨烯基复合吸附剂在中低温条件下对Hg~0具有优异的吸附性能,且能有效与飞灰进行分离,具有良好的工业应用前景。     

载硫椰壳活性炭喷射脱汞实验研究

以元素硫对椰壳活性炭在不同温度下进行载硫改性。采用N2吸附/脱附、X射线近边吸收结构等方法对吸附剂进行孔隙结构和硫存在形态表征。在模拟烟气管道喷射实验装置上进行汞吸附脱除实验研究。载硫温度500℃时椰壳活性炭汞吸附效率优于商用富硫活性炭。活性炭汞吸附脱除能力由孔隙结构、硫含量与存在形态共同决定。不同体积分数SO_2、NO和HCl的加入对活性炭均有不同程度的促进作用。     

纳米TiO_2-活性炭的制备及光催化脱汞初探

采用溶胶凝胶法以活性炭(AC)为载体,制备纳米TiO_(2-)活性炭复合物(TiO_(2-)AC).采用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜结合X射线能谱分析仪(FSEM-EDX)对TiO_(2-)AC复合物进行表征。在波长为253.7 nm的紫外光照射下进行TiO_(2-)AC光催化氧化脱除单质汞试验。结果表明,复合物表面TiO_2纳米粒子尺寸可控制在30 nm左右;热处理温度的升高促进TiO_2晶粒的生长及相变,复合物中TiO_2锐钛矿相向金红石相转变的温度在500～700℃之间;负载锐钛矿型TiO_2的复合物较金红石型复合物显示出更强的光催化脱汞效果。TiO_(2-)AC能够达到预期的结合TiO_2光催化氧化性能与活性炭强吸附能力的效果,脱汞性能显著,具有广阔的应用前景。     

N_2在Co掺杂Ru(001)表面吸附的DFT研究

采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,对N_2在Ru(001)表面top、fcc、hcp、bridge四个吸附位和Ru-Co(001)表面Ru-top、Co-top、Ru(Ru)Ru-bridge、Co(Co)Co-bridge、Ru(Co)Co-bridge、Ru(Ru)Co-bridge、Ru_2Co-hcp、RuCo_2-hcp、Ru_2Co-fcc、RuCo_2-fcc十个吸附位的14种吸附模型进行了构型优化、能量计算,得到了N_2较有利的吸附位;并对清洁表面进行能带分析,对最佳吸附位进行总态密度分析.结果表明:掺杂Co后,Ru催化剂的能带变宽,催化活性增强;N_2在Ru(001)表面的最稳定吸附位top的吸附能是-88.94 kJ·mol~(-1),在Ru-Co(001)表面的最稳定吸附位Ru-top的吸附能是-95.71 kJ·mol~(-1),而且N_2与金属表面成键,属于化学吸附.     

改性壳聚糖吸附剂表征及脱除Hg~0的实验研究

应用VM3000在线测汞仪作为检测手段,在固定床实验台架上,用碘、硫酸和盐酸改性壳聚糖为吸附剂进行脱汞(Hg~0)实验研究。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射仪(XRD)对吸附剂进行性能表征。结果表明,碘化钾、硫酸(盐酸)和壳聚糖中的氨基发生了化学反应。质子化的壳聚糖更利于吸附碘这一对Hg~0有吸附力的活性位,壳聚糖吸附剂上碘等活性位的存在形态是其脱除汞的关键因素;单质碘改性壳聚糖吸附剂并不能有效地脱除Hg~0;KI和H_2SO_4改性壳聚糖吸附剂120 min内的汞容积量达200μg/g,其初始时刻的最大脱汞效率可达100%。     

低温等离子循环再生MnxOy/Al2O3脱汞吸附剂实验研究

采用浸渍法制备Mn_xO_y/Al_2O_3脱汞吸附剂,并对制备的吸附剂进行热再生失活和低温等离子体再生的实验研究。利用XPS、SEM及BET等表征手段,对吸附剂的表面孔隙结构以及元素价态进行分析,研究Mn_xO_y/Al_2O_3的脱汞机理。结合Mars-Maessen反应机理,高价态Mn含量是影响脱汞效率的关键因素之一;吸附剂经过热再生后吸附剂表面高价态Mn相对含量减少,并且经过热再生后吸附剂表面出现烧结现象,吸附剂表面结构受到破坏;在低温等离子技术作用下能够产生强氧化性气氛,吸附剂表面上低价态Mn元素恢复到高价态使已失活吸附剂重新恢复活性,但对吸附剂表面微观结构有破坏作用;同时探究了再生时间、再生功率和再生次等因素对于Mn_xO_y/Al_2O_3脱汞吸附剂再生后脱汞性能的影响。     

硒化铜修饰海绵烟气脱汞研究

在气相元素汞(Hg0)吸附剂的设计和生产中,如何获得性能和经济性之间的平衡是最大的挑战.本文设计了一种化学镀偶联原位硒化方法,开发了硒化铜修饰商用聚氨酯海绵(Cu2Se/PUS)吸附材料,用于燃煤烟气脱汞.Cu2Se/PUS具有优异的Hg0吸附性能,海绵的物理结构特征以及Cu2Se前驱体用量对其吸附性能均没有明显影响;Cu2Se/PUS具有良好的抗H2O和SO2干扰能力,O2对Cu2Se/PUS的Hg0吸附能力具有一定的促进作用,NO存在时会与Hg0产生竞争吸附,抑制Hg0的吸附脱除.本研究不仅为燃煤烟气Hg0的脱除提供了有效的吸附材料,也为海绵在环境修复中的应用提供了通用的功能化策略.     

碳纳米管吸附分离CO2/N2混合物的分子模拟研究

本文采用巨正则蒙特卡罗模拟研究了烟气中CO_2/N_2混合物在不同管径碳纳米管(CNT)中的吸附分离性能,并分析温度及气相组成对混合物分离性能的影响。结果表明,在温度为300 K,压力为0.1 MPa时,(7,7) CNT有着最大的CO_2吸附量以及选择系数,分别为1.38 mol/kg和48.5。引入性能系数综合分析不同管径CNT的吸附分离特性,发现在温度低于315 K时应选用(7,7) CNT作为吸附分离CO_2/N_2的吸附剂,而高于315 K时应选用(6,6) CNT。在多阶段分离纯化过程中,在CO_2摩尔分数高于10%时应选用(7,7) CNT作为吸附分离CO_2/N2的吸附剂,反之则选用(6,6) CNT。     

高硫石油焦喷射脱汞实验研究

以Na_2S与NH4Br溶液分别对石化工业副产物高硫石油焦进行活化,改性以制成载溴富硫活性炭。采用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪、X射线光电子能谱仪对吸附剂物理化学性质进行表征。在模拟烟气管道喷射实验装置上进行了高硫石油焦喷射脱汞实验研究。结果表明,Na_2S活化后的石油焦表面微孔结构和微观形貌得到较大改善,在石油焦表面形成含硫官能团;NH4Br改性后使溴活性因子搭载于石油焦表面,促进了临近含硫官能团的活性;表面含硫官能团与溴活性因子的共同作用使高硫石油焦表现出较强的汞吸附脱除能力,可作为燃煤烟气喷射脱汞吸附剂。     

煅烧石油焦脱除烟气中Hg0密度泛函理论研究

石油焦作为碳基吸附剂脱除燃煤烟气中Hg~0的研究近年来得到发展,本文建立了表征煅烧石油焦表面的四碳环并噻吩饱和簇模型,运用量子化学密度泛函理论B3LYP-D3方法,基于6-31g(d)/lanl2dz混合基组水平,从微观层面研究了煅烧石油焦吸附Hg~0的机理,同时计算了Hg在煅烧石油焦上的吸附能及Mayer键级,并分析了石油焦中噻吩硫在脱汞中的作用。研究结果表明,Hg~0在煅烧石油焦上的吸附以物理吸附为主,噻吩硫对Hg~0的吸附有促进作用。量子化学理论计算是研究煅烧石油焦吸附剂脱除Hg~0机理的一种有效方法。     

聚乙二醇辅助下的La-Co-O复合氧化物合成及其对苯的完全氧化性能研究（英文）

以聚乙二醇(PEG)作为分散剂,采用共沉淀法合成La-Co-O复合氧化物,考察添加不同分子量的PEG(0,2 000,6 000,20 000g·mol~(-1))对复合氧化物的物化性质及苯完全氧化性能的影响。采用N_2物理吸附、XRD、SEM、H_2-TPR、O_2-TPD和XPS进行催化剂表征。苯完全氧化反应结果显示催化剂活性顺序为LCO-PEG6000LCOLCO-PG20000LCO-PG2000,LCO-PEG6000催化剂在383℃时对苯的转化率达到99%,比LCO低126℃。N_2物理吸附实验表明所制备的样品的SBET均为9~10m·g~(-1)。XRD分析显示合成的催化剂均为LaCoO_3钙钛矿主相伴生少量La_2O_3和Co_3O_4杂相,但添加PEG有利于钙钛矿主相的形成。尤其是添加PEG6000有效地抑制了催化剂颗粒的团聚,合成的样品颗粒均匀且尺寸最小。H_2-TPR和O_2-TPD结果表明该催化剂具有更高的还原性能和晶格氧迁移能力,同时XPS分析显示表面活性Co~(3+)含量最高,这些性质使其具有最高的催化氧化活性。     

钙钛矿型氧载体SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)制氧性能的实验研究

钙钛矿型金属氧化物是优良的制备供富氧燃烧所需的O_2/CO_2的氧载体,本文采用柠檬酸法制备系列SrCo_(1-x)Fe_xO_(3-δ)(x=0.2,0.4,0.6,0.8)钙钛矿型氧化物,并采用X射线衍射分析来表征SrCo_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(SCF182)反应前后的物相变化和晶体结构.同时在固定床上选择不同的运行条件对SCF182的释氧性能进行研究,包括吸附温度、吸附时间、脱附温度和循环特性.结果表明,SCF182的最佳吸附温度和脱附温度均为850℃,最佳吸附时间为1 h,循环性能良好,是可以为富氧燃烧提供稳定的O_2/CO_2循环气体的良好材料。