改性煤基活性炭对燃煤烟气中汞的脱除

本文以无烟煤为前驱体,采用KOH活化法制备了煤基活性炭,并以NH4I为改性剂对活性炭进行改性,用于燃煤烟气中汞的脱除。实验研究了负载的NH4I的质量分数、烟气温度以及烟气成分对改性活性炭脱汞性能的影响。研究结果表明,最佳的NH4I负载质量分数为0.07;在80~180℃的温度范围内,随着温度的升高,活性炭的脱汞效率逐渐降低。烟气中的O2、CO2、NO、HCl等组分对改性后的活性炭的脱汞效率具有一定的促进作用,SO2则有明显的抑制作用;但由于改性活性炭具有较好的抗硫效果,当烟气中含有微量的SO2时,活性炭的平均脱汞效率仍可达到87.95%。采用热再生法对改性活性炭进行再生,结果表明,400℃下再生的活性炭的脱汞率为95.82%,但随着再生次数的增加,活性炭脱汞效率不断降低。     

纳米硫化铜烟气脱汞及其机理研究

本研究采用沉淀法制备纳米硫化铜(nano-CuS),并评价了其汞吸附性能。nano-CuS最佳脱汞反应温度为75℃,适用于在FGD和WESP区间内喷射脱汞,避免高浓度酸性气体(SO_2、NO)对脱汞性能的干扰.在N_2,N_2+4%O_2、以及模拟烟气条件下,nano-CuS的吸附容量和吸附速率达到89.43～122.40 mg·g~(-1)及11.93～13.56μg·g~(-1)·min~(-1),与文献报道的金属硫化物吸附剂相比至少高一个量级。通过汞程序升温脱附实验和系统的表征发现,nano-CuS中的硫以多态的形式存在,特别是多硫的含量明显高于文献报道的金属硫化物吸附剂。除此之外,由于铜与汞之间的强相互作用,铜活性位点同样参与到了气态汞的吸附当中,从而使得nano-CuS具有非常优异的汞吸附能力。该研究不仅可以为多硫汞吸附剂的简单化制备提供思路,还提供了一种有潜力的非炭基汞吸附剂。     

铈基催化剂催化氧化燃煤烟气中汞的实验及机理研究

采用超声波增强的浸渍法合成了CeO₂-TiO₂催化剂,并采用BET,XRD,XPS等分析手段对催化剂进行了表征。利用固定床反应器,在模拟燃煤烟气条件下研究了CeO₂-TiO₂催化剂对单质汞的催化氧化行为及机理。结果表明:CeO₂-TiO₂催化剂在低温范围（150～250°）具有很强的催化氧化汞的能力;最佳的CeO₂/TiO₂质量比在1.5左右,此时汞的氧化效率可高达90%以上;P25,Evonik TiO₂比锐钛矿TiO₂更适合做铈基催化剂载体;CeO₂-TiO₂催化剂上汞的催化氧化符合Langmuir-Hinshelwood机理,即吸附态的汞与其邻近的活性物质反应生成氧化态汞。     

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(HgO)吸附性能.Cu-hs具有良好的抗H2O和SO2干扰能力...     

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。     

燃烧烟气汞反应的量子化学计算方法研究

应用量子化学理论的不同方法和典型ECP基组分别计算含汞燃烧烟气中分子的几何结构和反应的焓变及熵变,并与美国国家标准技术局的实验数据相比较,以验证量子化学计算所用的理论水平和基组的有效性.结果表明QCISD方法/Stevens基组的组合最好,其次为B3PW91方法/Stevens基组、B3LYP方法/Stuttgart RSC1997基组.研究结果为进一步应用量子化学方法计算汞相关反应的动力学参数奠定基础.     

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℃。     

液溴改性非碳基吸附剂对单质汞吸附的实验研究

为了获得性能高效的非碳基吸附剂脱除燃煤烟气中排放的Hg,采用液溴浸渍的方法,对吸附剂进行了改性。通过固定床和沉降炉吸附实验,发现高岭土、沸石和石灰石改性后对单质汞的吸附能力有较大提高。改性后的吸附能力提高的原因在于化学吸附的增强。     

NO对燃煤烟气中汞形态分布影响的实验研究

在小型实验台上研究了NO对汞形态的影响。结果表明:在不含HC1气体的模拟烟气中,加入NO后转化率明显增加;较高浓度的NO会引起汞转化率下降但仍高于无NO的体系;随反应温度的升高汞的转化率逐渐降低;SO2的存在引起汞转化率升高。在含HC1的模拟烟气中,随反应温度的升高汞的转化率升高;SO2的存在引起汞转化率下降;NO的存在会提高汞的转化率。在一般烟气体系中, HC1可以促进汞的氧化;较高的O2浓度也可以促进汞的氧化。     

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。     

未燃尽炭表面吸附汞的机理研究

本文应用量子化学密度泛函理论B3PW91方法,在lanl2dz基组水平上研究了飞灰中未燃尽炭表面对汞的微观吸附机理.建立了表征未燃尽炭的饱和簇模型,讨论了该簇模型在不同的情况下对汞的吸附作用,计算得出吸附能,并做出了相关的实验解释.结果表明量子化学的理论计算是揭示汞等痕量元素的吸附机理以及筛选合适吸附剂的一种有效方法.     

汞在Ti2NO2 MXene表面吸附氧化的第一性原理计算

汞是一种有毒的重金属,在生产生活中以各种形式排放的汞对生态及人类健康都存在一定程度的威胁.因此,寻找高效的汞吸附剂具有十分重要的意义.本文基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了汞在Ti₂NO₂(MXene)和具有一个氧空位缺陷的Ti₂NO₂(Ov-Ti₂NO₂)上的吸附和氧化机理.计算结果表明Hg⁰在Ti₂NO₂表面的吸附为物理吸附,在Ov-Ti₂NO₂表面为化学吸附. Ti₂NO₂表面氧空位的存在可以改善HgO与Ov-Ti₂NO₂之间的相互作用,从而使吸附能提高116 kJ/mol. Hg⁰在Ov-Ti₂NO₂表面氧化为HgO的反应能垒为92.55 kJ/mol,小于其在Ti_2<...     

NO对未燃尽炭吸附汞影响的机理研究

本文应用量子化学密度泛函理论B3PW91方法,研究了NO对飞灰中未燃尽炭吸附汞的影响机理。建立了含有NO的未燃尽炭固体表面簇模型,计算得到了单质汞在含有NO的未燃尽炭表面的不同吸附位、吸附构型和吸附能。不同吸附方式中,NO平行吸附在未燃尽炭表面时最稳定。NO对单质汞在飞灰未燃尽炭表面的吸附的影响机理比较复杂,与烟气中NO的含量有关。研究结果表明量子化学的理论计算是揭示汞等痕量元素的吸附机理的一种有效方法。     

钴铈复合氧化物在催化氧化中吸附氧的EPR研究

以溶胶-凝胶法制备了钴、铈及其复合氧化物,考察了其对对甲酚催化氧化的性能,复合氧化物表现出优良的活性和选择性.用EPR方法对3个催化剂样品表面吸附氧及其在可控气氛下与对甲酚的作用进行了研究,实验表明,O₂^-可能为活性氧物种,其吸附量及配位环境可与催化活性和选择性相关联。     

高分子混合刷吸附/脱附蛋白质的模型化研究

本文基于扩散动力学,建立了一种新的理论模型研究高分子混合刷在蛋白质吸附/脱附过程中的动力学特性.理论模型考虑高分子混合刷中一种高分子链(P-高分子链)对蛋白质的吸附,另一种高分子链(N-高分子链)对蛋白质的脱附,以及吸附/脱附的时滞性.通过选取模型中各参数值,获得了具有不同化学、物理性质的高分子混合刷对蛋白质的部分吸附/脱附、完全吸附/脱附,以及周期性吸附/脱附的动力学特性.研究发现,由于外加交变电场的作用,高分子混合刷对蛋白质吸附/脱附过程呈现出周期性循环的动力学特性,并且平均吸附、脱附量增加.本文理论结果符合实验观测.可以预言,外加交变电场可实现高分子混合刷对蛋白质吸附/脱附的多次循环,为设计吸附/脱附蛋白质的高分子混合刷纳米材料提供必要的参考和新方案.     

爆轰裂解法制备纳米石墨粉的吸附性能研究

 在酸含量不同的原材料中,通过爆轰的方法制备纳米石墨粉,并利用BET方程以及BJH方法对所得纳米石墨粉进行比表面积和孔径分布分析。分析结果表明,所得爆轰产物中有的比表面积大致为天然鳞片石墨的5.3~9.2倍,而且随酸含量的增大逐渐增大,产物的等温线中存在吸附滞后现象。其中,增大的比表面积主要由分布在3 nm至7 nm之间的孔引起的,而且在爆轰后,孔径4 nm左右的孔,其数量达到最大值。通过对纳米石墨粉的研究,分析了酸在爆轰过程中的积极作用,并为纳米石墨粉的进一步应用提供了结构信息。     

分光光度法研究汞(Ⅱ)与铈(Ⅲ)、镓(Ⅲ)、锆(Ⅳ)和铀(Ⅵ)的浮选分离

研究了碘化钾-四丁基溴化铵-水体系浮选分离汞(Ⅱ)的行为及与一些金属离子分离的条件。在水溶液中汞(Ⅱ)与四丁基溴化铵和碘化钾形成不溶于水的三元缔合物,此三元缔合物沉淀浮于水相上层形成界面清晰的液-固两相。当溶液中四丁基溴化铵和碘化钾的浓度分别为6.0×10-4mol/L和5.0×10-3mol/L时,汞(Ⅱ)被定量浮选。而铈(Ⅲ)、镓(Ⅲ)、锆(Ⅳ)和铀(Ⅵ)在该体系中不被浮选,对合成水样进行分离和测定,效果良好。     

爆轰裂解法制备纳米石墨粉的吸附性能研究(英文)

在酸含量不同的原材料中,通过爆轰的方法制备纳米石墨粉,并利用BET方程以及BJ H方法对所得纳米石墨粉进行比表面积和孔径分布分析。分析结果表明,所得爆轰产物中有的比表面积大致为天然鳞片石墨的5.3~9.2倍,而且随酸含量的增大逐渐增大,产物的等温线中存在吸附滞后现象。其中,增大的比表面积主要由分布在3 nm至7 nm之间的孔引起的,而且在爆轰后,孔径4 nm左右的孔,其数量达到最大值。通过对纳米石墨粉的研究,分析了酸在爆轰过程中的积极作用,并为纳米石墨粉的进一步应用提供了结构信息。     

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。