钛酸锌高温煤气脱硫剂再生行为的研究

在热天平装置上研究了再生反应温度、反应气体中氧气体积分数、脱硫剂颗粒粒径对钛酸锌高温煤气脱硫剂再生行为的影响。实验结果表明,较高的反应温度和氧气体积分数,较小的颗粒粒径有利于提高脱硫剂的再生反应速率。由于二次反应的影响,脱硫剂再生过程中有硫酸盐生成,提高反应温度或降低反应气体的氧气体积分数可以减少硫酸盐的生成。利用收缩核模型对其动力学行为进行了分析,结果表明,脱硫剂的再生过程存在动力学控制步骤的转移。脱硫剂再生转化率较低（<65%）时,再生过程主要受化学反应控制;再生转化率较高（>75%）时,再生过程主要受颗粒内扩散控制。表观化学反应速率常数的指前因子为8.01×10－2 m/s,活化能为19.11 kJ/mol;有效扩散系数的指前因子为3.12×10－4 m2/s,扩散活化能为48.84 kJ/mol。     

钛酸锌脱硫剂硫化过程的动力学分析

利用固定床反应器对钛酸锌高温煤气脱硫剂硫化过程的动力学进行了研究,考察了硫化反应温度、H2S体积分数对脱硫反应过程的影响。结果表明,脱硫剂具有良好的脱硫反应活性,在400 ℃～600 ℃,脱硫剂的硫化反应速率随着硫化反应温度的升高、反应器入口H2S 体积分数的增大而增大。在实验数据的基础上,利用等效粒子模型对其反应动力学进行了分析,发现该脱硫剂的硫化反应主要受固体内扩散控制,固体内扩散活化能为 61.4 kJ/mol,相应的频率因子为 4.4×105 m2/min。硫化反应后脱硫剂比表面积、孔体积显著减小,脱硫剂表面有颗粒聚集物存在,进一步验证了该脱硫剂的硫化反应主要是通过产物层的体相扩散控制的。     

SO_2气氛下半焦负载Zn/Fe/Ce高温煤气脱硫剂的再生行为研究

以共沉淀法制备了半焦负载Zn/Fe/Ce(物质的量比1.0∶2.0∶0.6)高温煤气脱硫剂,在固定床装置上研究了再生反应温度、进口SO2浓度以及再生气空速对再生性能的影响,并进行三次硫化-再生循环测试。采用XRD、SEM、BET等测试手段对脱硫剂的新鲜样、硫化样及再生样进行了表征。实验结果表明,半焦负载Zn/Fe/Ce高温煤气脱硫剂在SO2气氛下600℃就能发生再生反应,且再生后的主要产物为ZnFe2O4、CeO2和单质硫;最佳再生条件为,再生温度700℃、进口SO2体积分数为12%、再生气空速为5 000 h-1。脱硫剂经过多次硫化-再生循环后,脱硫剂仍能保持较好的硫化活性。     

催化剂对CaO固硫反应活性的影响研究

用热天平研究了在CaO中添加不同催化剂对固硫反应进程及固硫反应转化率的影响,并采用等效粒子模型处理实验数据,计算了固硫反应两个阶段(表面化学反应控制阶段及产物层扩散控制阶段)的动力学参数。实验表明不同的催化剂对CaO固硫的影响效果和机制不同：催化剂KNO3,NaNO3使表面化学反应活化能和产物层扩散控制阶段反应活化能降低,但同时也使表面化学反应指前因子和扩散系数指前因子降低;而催化剂Fe2O,V2O5增大了表面化学活化能和产物层扩散控制阶段反应活化能,但同时也增大了表面化学反应指前因子和扩散系数指前因子。并发现几种催化剂对活化能和指前因子的影响都具有耦合性,因此单以表面化学反应活化能或产物层扩散控制阶段反应活化能来判断固硫反应活性是不够全面的,应计算出具体温度下的反应速率常数和产物层扩散系数值,才能准确地反映固硫反应的活性。     

新型Mn-Fe/Al_2O_3高温脱除H_2S的实验研究(Ⅱ)

本文首先研究了粒度dp=07mm脱硫剂的脱硫反应和再生反应性能。研究表明当Mn∶Fe=2∶1(w)、载体在1000℃焙烧后,脱硫剂有较好的脱硫反应性能,其最佳的脱硫反应温度为550℃,且在710℃、O2浓度低于1083%(v)、空速2000～3000h-1再生条件下,可完全对脱硫剂进行再生;H2S浓度影响脱硫剂的初始脱硫反应速率和穿透反应时间,但对脱硫剂的脱除率和穿透硫容影响不大。并研究了粒度dp=3mm脱硫剂的脱硫情况。实验结果表明,小颗粒脱硫剂的脱硫反应主要为化学反应控制,大颗粒脱硫剂主要为扩散控制。为此对大颗粒脱硫剂进行了工程设计,即采用活性组分非均布脱硫剂。研究表明,非均布脱硫剂明显提高了脱硫剂的平均脱硫反应速率和硫容,同均布脱硫剂相比,非均布脱硫剂再生后具有较好的脱硫稳定性能。     

多周期脱硫/再生对脱硫剂Ce-Fe/ZnO表面结构及再生性能影响

通过透射电子显微镜(TEM), X射线衍射(XRD), X射线光电子能谱(XPS)等技术对多周期脱硫/再生后CFZ脱硫剂微观结构进行了表征, 分析脱硫剂经多周期脱硫/再生结构发生的变化, 从微观结构角度探讨脱硫剂结构的变化对脱硫性能的影响. 结果表明, 第一次再生后脱硫剂的形貌和粒径变化不大, 比表面积减小66.8%, 孔分布发生较大变化, 较大和较小孔径明显减少, 10～50 nm孔所占比例增加44.6%, 再生过程产生硫酸盐|2～5次再生后脱硫剂的结构变化不大, 脱硫性能趋于稳定, 表明脱硫剂结构和再生过程产生的硫酸盐对脱硫剂表面的覆盖是影响脱硫性能的主要因素|经5次再生, 6次脱硫的累计硫容为12.8%, 是新鲜脱硫剂1次脱硫硫容的5.56倍.     

炭基锌铁锰高温脱硫剂硫化再生行为的研究

采用共沉淀法制备了炭基锌铁锰高温脱硫剂,在固定床装置上研究了锌铁锰物质的量比对脱除硫化氢性能的影响,并进行3次硫化和再生循环实验,同时脱硫剂的新鲜样、硫化样及再生样通过XRD、BET和SEM等测试手段进行表征.实验结果表明,炭基铁酸锌添加氧化锰后,其脱硫效果和机械强度得到有效改善.当锌铁锰物质的量比为1∶2∶0.8,一次硫容达55.78g/100g,机械强度大于40N/cm;在分段升温至650℃时的再生过程中,无明显烧结;在3次循环实验中,硫化再生后脱硫剂的机械强度均大于新鲜样品,孔容积和比表面积都与新鲜样品相近,脱硫活性仍然保持较高水平.     

UV/H_2O_2体系中SF Blue染料的降解动力学

对UV/H2O2处理SFBlue制衣染料溶液的效果及其影响因素和动力学进行了研究。结果表明,UV/H2O2对SFBlue染料废液具有很好的处理效果,且在发生光助氧化降解的同时还伴随着光分解反应。UV/H2O2体系的光助氧化反应和UV体系的光分解反应均为表观一级反应,前者活化能5.17kJ/mol,指前因子0.168min-1,后者活化能16.9kJ/mol,指前因子1.04min-1。染料溶液初始pH为强碱性(pH=12)时染料降解率最大。     

污水厂剩余污泥制备烟气脱硫吸附剂

以城市污水厂剩余污泥为原料,采用负载金属氧化物的方法进行改性制备烟气脱硫吸附剂,并进行了元素分析、孔结构、扫描电镜性质表征,采用热分析及傅里叶红外光谱法对污泥吸附剂在SO2-O2-H2O(g)-N2体系的吸附机理进行了探讨。结果表明,同时负载质量分数为5%的MnO2和质量分数为5%的MgO的吸附剂性能较好,污泥吸附剂以中孔和大孔结构为主,比表面积较小。在SO2入口质量浓度为2021.38mg/m3、O2质量分数为12%、H2O(g)质量分数为12%、气体流速为2.13m/min和温度为60℃的条件下,污泥吸附剂的脱硫效率为93.7%,吸附容量为99.3mg/g。氨溶液法再生效果较好,再生2次后,脱硫效率下降至93%,吸附容量为84.4mg/g。水蒸气存在时,复合氧化物的协同作用促进了对SO2的化学吸附。等温吸附过程可用Freundlich模型描述,吸附热值为78.4kJ/mol。固定床吸附模型的预测值与实验结果吻合较好。     

SO2气氛下半焦负载Zn/Fe/Ce高温煤气脱硫剂的再生行为研究

以共沉淀法制备了半焦负载Zn/Fe/Ce（物质的量比1.0：2.0：0.6）高温煤气脱硫剂,在固定床装置上研究了再生反应温度、进口SO₂浓度以及再生气空速对再生性能的影响,并进行三次硫化-再生循环测试。采用XRD、SEM、BET等测试手段对脱硫剂的新鲜样、硫化样及再生样进行了表征。实验结果表明,半焦负载Zn/Fe/Ce高温煤气脱硫剂在SO₂气氛下600 ℃就能发生再生反应,且再生后的主要产物为ZnFe₂O₄、CeO₂和单质硫;最佳再生条件为,再生温度700 ℃、进口SO₂体积分数为12%、再生气空速为5 000 h^-1。脱硫剂经过多次硫化-再生循环后,脱硫剂仍能保持较好的硫化活性。     

CuO/Al2O3吸附SO2后氢再生及一体化回收硫磺

考察了添加Na助剂对CuO/Al2O3 的H2再生过程、硫磺产量及后续脱SO2过程活性的影响。结果表明,400℃再生温度下Na助剂添加后,CuO/Al2O3吸附剂的H2再生循环过程的硫磺产量及后续脱SO2过程硫容均变为添加前的1.3倍。Na助剂的添加明显增大吸附剂上载体Al2O3的硫化程度;且在Cu相和Na相共同存在情况下,吸附剂上生成的部分物质Al2(SO4)3在400℃以下即可被还原再生,从而明显提高了H2再生过程的硫磺产量和后续脱SO2硫容。     

铁铈复合氧化物催化剂SCR脱硝反应动力学研究

利用共沉淀法制备了铁铈复合氧化物催化剂,在积分实验系统上考察了NO初始浓度、NH₃/NO比及O₂浓度对其SCR脱硝活性的影响;并借助微分系统探讨了其SCR脱硝的催化反应动力学,构建了铁铈复合氧化物催化剂的催化脱硝反应动力学模型.实验结果表明,NO初始浓度越高,每克催化剂的NO转化率越高;随着NH₃/NO比的增加,NO转化率先迅速增加后趋势减缓,最终趋于稳定;O₂在NH₃-SCR反应中起着重要的作用;在175~225 ℃下,Fe_0.95Ce_0.05O_z催化剂的NO和NH₃反应级数分别为1级和0级,O₂的反应级数接近0.5级,该反应的表观活化能为42.6 kJ/mol.     

V2O5/AC捕获的Hg在再生过程中的释放行为研究

研究了V₂O₅/AC捕获的Hg在再生和程序升温脱附（TPD）过程中的释放行为,考察了再生后V₂O₅/AC对Hg⁰的捕获能力。结果表明,热再生（Ar,400℃）或NH₃再生（NH₃/Ar,300℃）过程会使V₂O₅/AC捕获的大部分Hg重新释放,释放率分别为81%和94%。由于AC的还原作用,再生过程中释放的Hg以Hg⁰的形式为主。TPD结果表明,V₂O₅/AC捕获的Hg在Ar和NH₃/Ar气氛下的释放行为明显不同。气氛中NH₃对Hg的释放具有明显的促进作用,使Hg的释放在300℃前基本结束。但在Ar气氛下,Hg在400℃后仍有释放,致使热再生时Hg的释放率低于NH₃再生时的释放率。但当NH₃的体积分数由1%增加到5%时,汞的释放率变化很小。温度足够高时,两种气氛下Hg的释放率趋于一致。再生方法对V₂O₅/AC二次捕获Hg⁰的能力影响不大,两种气氛下再生后的V₂O₅/AC对Hg⁰的捕获能力差别很小,较新鲜V₂O₅/AC对Hg⁰的捕获能力有所降低,但仍高于载体AC对Hg⁰的捕获能力.     

活性炭催化氧化脱除单质汞的研究

模拟煤气的气氛,在硫化氢（H₂S）和氧气（O₂）存在条件下,对活性炭催化氧化吸附单质汞（Hg⁰）的性能进行了研究。结果表明,H₂S和O₂存在条件下,活性炭对Hg⁰的吸附能力明显提高。在180min内,H₂S和O₂共存气氛下,脱汞效率约为78%;只有H₂S存在下,脱汞效率约为69%;没有H₂S和O₂气氛下活性炭脱汞效率快速下降为28%。随着吸附温度的升高,入口汞浓度的提高和吸附剂粒径的增大,活性炭的脱汞效率会随着下降。通过XRD表征表明,Hg⁰的吸附反应机理是Hg⁰在活性炭催化氧化下与H₂S形成硫化汞（HgS）,从而实现了Hg⁰的稳定化脱除。     

纯相Li_2MnO_3薄膜的制备及作为锂离子电池正极材料的电化学行为

采用固相烧结法制备了纯相Li2MnO3正极材料及靶材,采用脉冲激光沉积(PLD)法在氧气气氛、不同温度下沉积了Li2MnO3薄膜.通过X射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱表征了薄膜的晶体结构,采用扫描电镜(SEM)观察薄膜形貌及厚度,利用电化学手段测试了Li2MnO3薄膜作为锂离子电池正极材料性能.结果表明,PLD方法制备的纯相Li2MnO3薄膜随着沉积温度升高薄膜结晶性变好.25℃沉积的薄膜难以可逆充放电,400℃沉积的薄膜具有较高的电化学活性和循环稳定性.相对于粉末材料,400与600℃制备的Li2MnO3薄膜电极平均放电电位随着循环次数的衰减速率明显低于相应的粉体材料.     

纳米ZrO2在O2/H2气中的表面效应

用ESR方法研究了一种纳米ZrO₂在普通H₂气中升温条件下的表面效应.ZrO₂上Zr³⁺的中心量约为1×10^-7mol/g.这些Zr³⁺中心是ZrO₂表面一些O^2-配位不饱和的Zr原子点位.在普通H₂气中,ZrO₂上的Zr³⁺中心数在温度低于400℃时变化很小.但在这一温度范围内从室温升温时,由ZrO₂表面羟基的H₂还原引起的F中心量随温度的升高而增加.温度高于400℃时,ZrO₂表面的Zr³⁺及F中心可与普通H₂气中存在的少量O₂气作用产生O₂^-,并伴随ZrO₂表面羟基的脱除而形成新的Zr³⁺.     

氨再生条件对V2O5/AC同时脱硫脱硝活性的影响

对烟气同时脱硫脱硝过程中吸附SO2后的活性炭载V2O5（V2O5/AC）催化 吸附剂在含NH3气氛下的再生条件进行了考察,发现3%～5%NH3/Ar气氛、300℃、60min再生可有效恢复V2O5/AC的脱硫活性,并明显提高其脱硝活性。基于对SO2和NO的脱除率、再生后V2O5/AC的硫质量分数以及FT IR谱图分析发现,NH3的存在对V2O5/AC所吸附硫的脱附行为没有明显影响,但可显著改变V2O5/AC的表面化学性质,有利于烟气脱硫;NH3还可在V2O5/AC表面储存,显著促进脱硝。