金属及金属化合物吸附剂脱汞文献综述

 2022-10-28 10:26:16
  1. 文献综述(或调研报告):

目前国内外大多采用吸附剂喷射法来对燃煤烟气进行脱汞,其中金属及其化合物类吸附剂由于资源丰富、价廉易得也逐渐得到关注。

在国外,Haitao Zhao[1]等开发了一种新的单质汞的程序升温表面反应 (Hg0-TPSR), 用于快速评价候选 Hg0 吸附剂。采用 Hg0-TPSR 和定性定量相结合的方法, 对一系列非贵金属氧化物进行了研究。研究发现, 锰、铜、铈、钴、镍和铁的氧化物在金属氧化物吸附Hg0中表现出较好的性能。当钼被添加为催化剂时, 这些金属氧化物脱汞的性能显著提高:提高了钼催化的金属氧化物的脱汞潜力;降低了活化能;并且拓宽了有效温度窗口。

Jain[2]等人通过密度泛函理论对22种金属材料的高温吸附汞性能进行了测试,并根据合成焓和氧化焓衡量脱汞能力,最后发现在所研究的材料当中贵金属Pd与汞的汞齐化焓最大,说明Pd的高温脱汞性能最好。

在国内,刘彦[3]等将不同煤种在800℃下燃烧,测定其烟气中不同形态汞的含量,结果证实在相同温度和反应气氛下,不同煤种汞形态分布不同。

郑雯雯[4]指出Au、Ag等贵金属催化剂可直接与Hg0反应生成Hg-Au、Hg-Ag等金汞齐,同时贵金属一般都具有较高的催化活性,能催化Hg0与Cl2等氧化性气体之间的反应,并对烟气中SO2、NO二等还原气体保持惰性。而主要以固态形式吸附于贵金属表面的高价汞,可通过高温分解获得再生,实现资源的二次利用。可见贵金属类氧化剂具有活性高、寿命长、耐高温,抗氧化、可再生、能同时氧化多种气体等优点。过渡金属Mn、Cu、Co、Fe、Cr等因其具有较好的空电子轨道,容易接受电子对,生成较稳定的配合物作为反应的中间体,使反应较稳定地向所需要的方向进行,所以过渡金属类氧化剂具有潜在的优越性。

丁峰[5]利用廉价的天然矿物材料作为活性炭的替代品,合成制备出了一系列的汞吸附剂,并对其脱汞性能进行了综合评价, 深入探讨了矿物吸附剂的脱汞机理。首先选取了凹凸棒石、膨润土、丝光沸石和蛭石四种天然的硅酸盐矿物作为天然吸附剂,实验结果显示四种天然吸附剂中膨润土的脱汞效果最好, 而蛭石的脱汞效果最差,天然矿物吸附剂对汞的脱除主要基于化学吸附机理。消解实验结果显示丝光沸石和凹凸棒石能够氧化 Hg0,其原因与吸附剂中的钛元素有关。

樊晓鹏[6]等通过浸渍法,使活性炭负载Cu与Ce的氧化物,改变了活性炭的理化性质,强化了其化学吸附能力。研究发现,活性炭改性后在80℃的反应温度下,可保持90%的脱汞效率长达230min。改性活性炭与Hg0的反应过程中,大部分的Hg0被活性炭表面活性物质Cu0氧化,与吸附剂上的阴离子形成稳定的化合物,而负载的Ce02则利用本身的晶格氧流动性,在Cu0与Hg0的反应过程中,起到提高Cu活性的作用,是催化剂的助剂。需要说明的是,通常除尘器前的烟温为150℃,但改性吸附剂在此温度下的脱汞效率仅为60%,吸附效果较差,有待进一步提高。

樊华[7]等通过将11种金属氧化物负载在Al2O3比较它们对单质汞的吸附量,结果显示其吸附量按大小顺序为Crgt;Fegt;Nigt;Mngt;Cogt;Vgt;Cegt;Cugt;Mogt;Zngt;La。

张波[8]等以苏皖地区特色天然矿物资源凹凸棒土作为吸附剂,研究热活化温度和吸附反应温度对凹凸棒土吸附脱汞性能的影响,并利用Na2S,FeCl3,CuCl2,H2O2和单质硫对其进行化学改性,研究改性凹凸棒土吸附剂的脱汞能力。研究结果表明:经120℃和160℃热活化凹凸棒土吸附脱汞性能有一定程度的提高,而经200℃和240℃热活化的凹凸棒土吸附脱汞性能则呈现下降趋势;吸附反应温度的提高有利于凹凸棒土对单质汞的吸附脱除;此外,经单质硫、CuCl2和FeCl3改性的凹凸棒土脱汞能力大为提高。

参考文献:

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