改性SCR催化剂对Hg0催化氧化性能的研究

采用一系列金属氧化物对商用SCR催化剂进行掺杂改性,筛选出最优Ce掺杂SCR催化剂,模拟实际烟气组分,考察了Ce改性催化剂对烟气中Hg⁰氧化的影响。实验结果表明,Ce掺杂比例适当可显著提高其催化活性,Ce最佳负载量为9%时,Hg⁰的催化氧化效率比未掺杂SCR催化剂提高近40%,BET和XRD也显示,CeO₂在催化剂表面分散程度较好,未出现聚集现象。烟气工况对Hg⁰的催化氧化具有重要影响,其中,烟气组分HCl显著促进了Ce改性催化剂对Hg⁰的氧化,在一定温度范围内,Hg⁰的氧化效率随着温度升高而增加,在最佳空速、温度和烟气组分浓度时,Hg⁰的催化氧化效率可达95.11%。此外,掺杂CeO₂之后SCR催化剂的脱硝性能并未受到影响。     

复杂烟气条件下太西活性焦脱除Hg0的实验研究

为了解复杂烟气条件下活性焦吸附剂的脱汞特性,利用汞渗透管和主要气体成分模拟复杂烟气,在实验室规模的固态吸附剂汞吸附效能测定系统上,进行了太西活性焦吸附单质汞的实验研究,并采用FT-IR对活性焦表面进行了光谱表征。结果表明,在活性焦表面存在各种含氧官能团;在CO₂/N₂/O₂/SO₂/Hg⁰烟气体系中,当SO₂加入量为400、855、1 520 mL/m³时,出口汞浓度分别为36、43、48 μg/m³,SO₂对系统吸附Hg⁰的能力有抑制作用;在CO₂/N₂/O₂/NO/Hg⁰烟气体系中,较低浓度的NO对Hg⁰脱除有抑制作用,而高浓度值的NO抑制作用减弱;在CO₂/N₂/O₂/NO/SO₂/Hg⁰烟气体系下,提高NO浓度对Hg⁰脱除有一定的促进作用,而提高SO₂浓度初期促进汞的脱除,后期则表现为抑制作用。     

Mn/Ce掺杂改性半焦对模拟煤气中单质汞的脱除性能研究

制备了Mn改性半焦(Mn-SC)及Mn/Ce掺杂改性半焦(Mn/Ce-SC)吸附剂,在小型固定床吸附反应器上考查了改性半焦对模拟煤气中单质汞的吸附特性,并利用BET比表面积测试、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对半焦吸附剂进行了表征。结果表明,Mn改性后半焦的比表面积、总孔容和平均孔径都有所增加,而Mn/Ce掺杂改性半焦的孔隙结构发达程度有一定程度的降低;Mn_xO_y及Ce_xO_y均以高分散的无定形态存在于半焦表面;Mn/Ce-SC的脱汞效率明显高于Mn-SC和SC,其脱汞性能随吸附温度的升高会有所下降,但总体保持较高的水平。当煤气中有1%的O_2存在时,Mn/Ce-SC表面会发生Ce~(4+)/Ce~(3+)间的氧化还原反应循环,从而将煤气中的气相氧转化为高氧化活性的晶格氧,使Mn/Ce-SC的脱汞效率一直稳定在95%以上,Hg0在Mn/Ce-SC半焦表面的吸附符合Mars-Maessen机制。     

实验参数对磁性AgI-BiOI/CoFe2 O4光催化剂湿法脱除Hg0的影响

采用水热-共沉淀法制备了一种新型的磁性AgI-BiOI/CoFe₂O₄复合材料光催化剂,考察了荧光灯辐照下光催化剂脱除模拟烟气中单质汞（Hg⁰）的性能,研究了实验参数对脱汞性能的影响及反应产物。结果表明,AgI-BiOI/CoFe₂O₄光催化剂的热稳定性较差,当煅烧温度超过400 ℃时该光催化剂的化学成分会发生变化;随着催化剂用量、反应溶液pH值、反应溶液温度和烟气中O₂浓度的增加,脱汞效率先增加后不变或下降;反应溶液中存在的CO₃^2-和SO₄^2-对脱汞效率有一定的抑制作用;当通入SO₂时,脱汞效率急剧下降;而NO对脱汞效率的抑制作用相对较小。反应产物分析表明,SO₂、NO和Hg⁰的最终氧化产物分别是SO₄^2-、NO₃^-和Hg²⁺     

改性固化单宁对稀土离子Pr3+,Nd3+吸附性能研究

以苎麻纤维为基础,通过甲醛交联固化杨梅单宁制备吸附材料(RF-BT),进一步经Mannich反应改性,引入-NH2,制备改性苎麻纤维接枝杨梅单宁吸附材料(RF-BTM)。通过IR和SEM等方法表征了两种材料的结构,并研究了两种材料对Pr3+,Nd3+稀土离子的吸附性能。实验结果表明:反应温度为303 K,p H为5.5,Pr3+溶液初始浓度为1127.2 mg·L-1,Nd3+溶液初始浓度为1153.6 mg·L-1时,RF-BT的最大吸附量为:Pr3+420.3 mg·g-1,Nd3+432.8 mg·g-1;RF-BTM的最大吸附量为:Pr3+461.7 mg·g-1,Nd3+477.8 mg·g-1;表现出优良的吸附性能,其吸附热力学符合Freundlich方程,动力学可用拟二级速率方程描述。     

铜改性凹凸棒土催化剂对Hg0及NH3的氧化性能研究

采用改进湿式浸渍法制备了兼备汞氧化和氨氧化活性的铜改性凹凸棒土（Cu₃-ATP）催化剂，对其进行SEM、H₂-TPR和NH₃-TPD表征，并在150-400℃测试其汞氧化及氨氧化性能。结果表明，铜物种成功负载在ATP表面，显著提高了催化剂的氧化还原能力，增加了表面中强酸性位和部分强酸性位，从而有效促进Hg⁰和NH₃的氧化。HCl在Hg⁰的高效氧化中起重要作用，高温不利于Hg⁰氧化反应的进行，但能够促进NH₃的氧化。在350℃下，Cu₃-ATP对Hg⁰和NH₃的氧化效率均在90%以上。影响因素实验显示，高空速下NH₃对汞氧化反应有明显抑制作用，而低浓度Hg⁰及HCl对氨氧化活性无显著影响，当气体空速（GHSV）低于5×10⁴ h^-1时，Cu₃-ATP能够实现NH₃和Hg⁰的同时氧化。此外，汞的氧化反应具备良好的抗硫性和抗水性，而SO₂对氨氧化有一定抑制作用。     

改性香蕉皮对Pb2+的吸附研究

分别探讨了香蕉皮改性以及改性香蕉皮吸附Pb2+的主要影响因素。改性试验结果表明,香蕉皮的最佳改性剂为体积比为5:1的乙醇与乙酸混合溶液。通过正交试验得到最佳吸附条件为:Pb2+初始浓度20mg/L,pH=5,吸附剂用量为0.7g,吸附时间为70min,其中pH值和Pb2+初始浓度是影响Pb2+去除率的两个主要因素。在此条件下,当搅拌速率为150r/min时,100mL模拟废水中Pb2+去除率达到97.8%,吸附后残留的Pb2+浓度仅为0.46mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准。等温吸附实验表明,改性香蕉皮对Pb2+的吸附用亨利等温方程拟合较好。     

NaCl与Hg0对V2O5-WO3/TiO2SCR脱硝催化剂的协同作用研究

制备了纳米级V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂,采用浸渍法模拟催化剂NaCl中毒,吸附法模拟单质汞Hg⁰作用于催化剂,运用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)、傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)等技术表征分析了NaCl和Hg⁰对催化剂性能的影响。同时,结合已有的研究分析,提出两者对催化剂的作用机理。实验结果表明,NaCl的添加会造成催化剂表面团聚黏结,催化剂比表面积减小,且NaCl负载量越大,对催化剂毒害作用越大。Na会中和催化剂的Brønsted酸性位(V-OH),最终形成-V-O-Na及Cl-V-O-Na,造成催化剂失活。Hg⁰对催化剂的表面形貌及物相组成没有影响,并主要通过吸附在催化剂的V活性位上使其脱硝性能有所减弱。当NaCl和Hg⁰同时存在时,吸附的Hg会与NaCl中引入的Cl结合,形成HgCl、HgCl₂,并部分取代-Na,最终形成-V-O…Hg及-V-O-Hg-Cl。     

改性活性炭对噻吩的吸附性能研究

用过硫酸铵、臭氧对椰壳活性炭和煤基活性炭进行氧化改性,研究了改性活性炭对噻吩的吸附性能,材料结构袁征结果表明,经两种方法氧化处理后,椰壳炭的孔结构基本保持不变,而煤基炭的比表面积和孔容有所增加.Boehm滴定发现氧化后活性炭表面含氧官能团数量增加并由FT-TR图谱得到证实.氧化处理提高了噻吩在活性炭表面的吸附容量与Langmuir和Freundlich两种吸附等温线方程的相关性.采用拟一级、拟二级和粒子内扩散模型速率方程来考察吸附动力学,并计算了这些动力学模型的速率常数,拟二级模型和实验数据之间有较好的相关性.同时对影响吸附性能的因素进行了分析.     

MnOx-TiO2吸附剂对燃煤烟气中汞的脱除

以锐钛矿型TiO_2为载体,采用浸渍法对其进行MnO_x改性制备脱汞吸附剂,探究了负载量、焙烧温度、反应温度及烟气组分等参数对吸附剂脱汞性能的影响。利用N_2吸附-脱附、TG/DTG、XRD、FT-IR、Hg-TPD、XPS等方法对吸附剂的理化性质进行了表征。结果表明,Mn的最佳负载量为12%,最佳焙烧温度和反应温度分别为450和300℃,在实验条件下MnO_x-TiO_2吸附剂可达到的最佳脱汞效率为98.46%。烟气中少量的O_2及微量的HCl对吸附剂的脱汞有较强的促进作用;SO_2对吸附剂的脱汞有较强的抑制作用,SO_2与Hg~0存在的竞争吸附作用以及脱汞反应中产生的硫酸盐覆盖活性位点表面,是导致脱汞效率下降的主要原因。烟气中的CO_2和NO也会对汞的脱除产生轻微的抑制作用。负载在吸附剂上的MnO_x存在Mn~(4+)、Mn~(3+)两种价态,其中,Mn~(4+)将Hg~0氧化为Hg~(2+),自身被还原为Mn~(3+)。结合实验和分析结果发现,Hg~0的吸附和氧化基本遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机理。     

Fe/Al-SiO_2复合金属氧化物用于燃煤烟气中汞的脱除

采用不同方法制备了Fe/Al-SiO_2复合金属氧化物以模拟赤泥成分,模拟烟气条件下考察其脱汞性能。结果表明,采用溶胶-凝胶法得到的复合金属氧化物在300-450℃具有优异的脱汞性能,其中,在350℃、3 h内平均脱汞率可达到94.8%。Fe_2O_3为Hg~0的氧化提供了晶格氧和化学吸附氧;SiO_2形成的硅溶胶则有利于活性组分Fe_2O_3的分散,增强了Hg~0与活性位的接触。基本模拟烟气中存在微量HCl和NO时,Hg~0脱除率接近100%;当烟气中存在0.2 mL/min、0.4 mL/min的SO_2时,吸附剂的平均脱汞率分别降至90.7%、53.4%,这主要是由于SO_2与Fe_2O_3反应生成Fe_2(SO_4)_3,导致了Fe_2O_3的失活并抑制汞的脱除。     

溴化铵改性膨润土脱除气态单质汞的特性及机理分析

采用溴化铵对钠基膨润土进行改性制得脱汞吸附剂,在固定床实验装置上对所制备的吸附剂进行脱汞性能测试。脱汞实验结果表明,钠基膨润土较钙基膨润土在脱汞性能上提高不大,而溴化铵改性的钠基膨润土(Br-Ben/Na)脱汞性能得到明显提高,脱汞效率达到97.7%。吸附温度的升高有利于对Hg0的脱除,在140℃下,10%Br-Ben/Na吸附剂的脱汞率能长时间保持在90%以上,说明在此吸附过程中化学吸附占主导性作用。通过N2吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、元素分析仪和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析等结果表明,改性后的膨润土比表面积下降,平均孔径增大;铵根离子进入到膨润土的层间置换出层间钠离子,煅烧活化过程中层间的铵根离子并未分解,而在层间与膨润土结合为某吸附活性组分协助Br-与Hg0反应,提高了膨润土的脱汞性能。     

湿法脱硫浆液中Hg2+的还原机制研究

针对燃煤电厂湿法脱硫浆液中Hg²⁺易被还原的特性,研究Hg²⁺在模拟湿法脱硫系统中的迁移机制,考察了浆液温度、pH值以及SO₃^2-、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺浓度等因素对Hg²⁺还原性能的影响。结果表明,Hg²⁺还原率随着浆液中SO₃^2-浓度的增大而降低;pH值对Hg²⁺的还原呈先增加后降低的趋势,在pH值为5.5时还原率最高;温度的升高不利于浆液中稳定的二价汞盐络合物存在,导致Hg²⁺还原率增加;Ca²⁺、Mg²⁺以及Cl^-浓度的增加有利于形成稳定化合物,从而抑制Hg²⁺的还原。     

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。     

Kinetics of SO2 removal from flue gas by electron beam technique

Laboratory scale experiments were carried out in order to get more information about the oxidation of SO₂ by OH radicals (homogeneous reaction) and the oxidation of SO₂ at aerosol surfaces (heterogeneous reaction). For the experiment of homogeneous reaction, SO₂ was added to synthetic flue gas without initial NO and without ammonia and the mixture was irradiated with electron beam. The SO₂ removal was measured as a function of temperature and water vapour concentration at constant dose. For the experiment of heterogeneous reaction, SO₂ was added to nucleating sulfuric acid aerosol. No SO₂ removal was observed in this case. So, it can be concluded that the heterogeneous oxidation of SO₂ is negligible in the absence of ammonia. Therefore, the oxidation of SO₂ must be interpreted merely by homogeneous gas phase chemistry. The gas phase kinetics are derived from comparison of experimental results and computer modelling.     

Comments on “The use of MoO3 and NiO (pure or mixed) oxide catalysts in the decomposition of KMnO4” by S.A. Halawy and M.A. Mohamed

The recent paper by Halawy and Mohamed [S.A. Halawy, M.A. Mohamed, Thermochim. Acta 345 (2000) 157] has raised several problems which need to be resolved. Our comments are given under the headings of the sections of the original paper.     

钴掺杂的铁酸铋催化PMS氧化单质汞的实验研究

采用酒石酸溶胶凝胶法制备了一系列的钴掺杂的铁酸铋催化剂(BiFe_(1-x)Co_xO_3,x=5%-20%,x为Co/CoFe物质的量比),借助于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、磁强振动计(VSM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征。在自制鼓泡反应器内,利用钴掺杂铁酸铋活化过一硫酸氢钾(PMS),开展了模拟烟气中单质汞脱除实验,获得反应的最佳条件。当钴掺杂量为10%,催化剂用量为0.5 g/L,PMS浓度为3.9 mmol/L,溶液初始pH值为8,反应温度70℃时,反应100 min内Hg~0的平均脱除效率达89.36%。以乙醇和叔丁醇为淬灭剂,证明了·OH和SO~(·-)_4为Hg~0催化氧化的活性物种,且SO~(·-)_4起主要作用,并结合XPS分析结果推测了脱汞反应机理。