本文關(guān)鍵詞：活性炭對模擬煙氣中汞的脫除及其形態(tài)轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)與機(jī)理研究

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【摘要】：煤炭在能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位,然而在其燃燒的過程中不可避免的會產(chǎn)生各種污染物,燃煤汞污染物的控制已經(jīng)得到各國的廣泛關(guān)注,活性炭脫汞的研究技術(shù)是較為成熟且應(yīng)用較為廣泛,但是活性炭脫汞行為及其機(jī)理的研究還不夠成熟,本文從活性炭表面物理特性、化學(xué)特性及煙氣組分這三個(gè)方面對脫汞能力的影響進(jìn)行了研究,同時(shí)結(jié)合吸附動(dòng)力學(xué)模型分析研究改性活性炭對汞的吸附過程,旨為制備低成本、高吸附容量的活性炭提供理論依據(jù)。選取煤質(zhì)和木質(zhì)活性炭,利用水平爐進(jìn)行高溫脫附制備脫附活性炭,再利用苯甲酸溶液進(jìn)行浸漬改性處理,制備改性活性炭。并采用比表面積及孔徑分析(BET)、掃描電鏡與能譜分析(SEM/EDS)、傅里葉紅外光譜分析(FTIR)以及X射線光電子能譜分析(XPS)等表征手段來檢測不同活性炭樣品的比表面積、孔隙結(jié)構(gòu)、表面元素種類、表面含氧官能團(tuán)等物理化學(xué)特性的變化情況。結(jié)果表明:(1)脫附后的活性炭仍然擁有較大的表面積及微孔結(jié)構(gòu),改性后其比表面積,微孔體積等物理參數(shù)都明顯減小。(2)脫附之后活性炭表面氧元素所占比例明顯減少,可以視為完全去除,改性后活性炭表面的氧元素含量明顯增加。(3)活性炭脫附之后其表面大部分含氧官能團(tuán)數(shù)量減少,有的幾乎消失,改性后活性炭表面含氧官能團(tuán)數(shù)量明顯增加,隨著負(fù)載量的增加,羰基、羧基及內(nèi)酯基的含量增加,而酚羥基含量減少。研究了活性炭表面的物理特性及化學(xué)特性對汞吸附性能的影響,結(jié)合表征手段進(jìn)行分析,揭示了表面含氧官能團(tuán)在活性炭脫汞過程中的作用機(jī)理。結(jié)果表明:(1)高溫脫附后的活性炭其脫汞能力基本為零,而其仍然擁有較大的表面積及微孔結(jié)構(gòu),說明活性炭的物理結(jié)構(gòu)并不是影響汞吸附的因素,表面的含氧官能團(tuán)對其影響很大,起到關(guān)鍵作用。(2)改性后的活性炭對汞的吸附能力明顯提高,其對汞的吸附主要表現(xiàn)為化學(xué)吸附,同時(shí)根據(jù)XPS、FTIR、EDS等表征結(jié)果結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出,羰基、羧基及內(nèi)酯基對汞的吸附起到促進(jìn)作用,而酚羥基起抑制作用。研究了煙氣組分對活性炭脫汞性能的影響,并得出相應(yīng)的規(guī)律。結(jié)果表明:O2的存在對汞的脫除率會有一定的提高。煙氣中的HCl能夠明顯提高活性炭的脫汞能力,在N2/HCl/O2工況下,活性炭對汞的脫除效率進(jìn)一步提高。煙氣中的NO的也能夠大大提高汞的脫除能力。SO2降低了活性炭對汞的吸附能力,且在N2/SO2/O2的工況下,其對汞的脫除率更差,SO2容易和活性炭表面的含氧官能團(tuán)結(jié)合,從而與元素汞形成競爭吸附,導(dǎo)致活性炭吸附能力的降低。由于活性炭表面存在大量的含氧官能團(tuán),同時(shí)也存在許多不飽和鍵,這些活性位顯示出極強(qiáng)的反應(yīng)活性,在單一氣體存在的情況下,活性炭對汞的吸附過程遵循Eley-Rideal反應(yīng)機(jī)理。采用吸附動(dòng)力學(xué)模型研究改性后的活性炭對汞的吸附過程,求得動(dòng)力學(xué)參數(shù),并得到相應(yīng)的吸附機(jī)制。結(jié)果表明:準(zhǔn)二階吸附動(dòng)力學(xué)模型可以很好的描述改性活性炭對汞的吸附過程,活性炭對汞的吸附速率主要是由化學(xué)反應(yīng)速率所控制。
【關(guān)鍵詞】：汞 活性炭 含氧官能團(tuán) 模擬煙氣 吸附動(dòng)力學(xué)
【學(xué)位授予單位】：上海電力學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ424.1;X773
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 能源結(jié)構(gòu)及污染現(xiàn)狀11-12
• 1.2 汞的危害及來源12-13
• 1.3 燃煤煙氣汞控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 燃燒前汞排放控制技術(shù)13
• 1.3.2 燃燒中汞排放控制技術(shù)13
• 1.3.3 燃燒后汞排放控制技術(shù)13-15
• 1.4 活性炭脫汞現(xiàn)狀15-17
• 1.5 吸附動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀17
• 1.6 研究目標(biāo)與內(nèi)容17-19
• 2 活性炭脫汞的實(shí)驗(yàn)裝置與方法19-28
• 2.1 脫附活性炭的制備19-21
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置19-20
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑20
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)方法20-21
• 2.2 改性活性炭的制備21
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法21
• 2.3 固定床汞吸附實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及方法21-26
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)21-25
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器25
• 2.3.3 實(shí)驗(yàn)方法25-26
• 2.4 汞吸附性能評價(jià)方法26
• 2.5 主要測試儀器及方法26-27
• 2.5.1 比表面積及孔徑分析儀26
• 2.5.2 掃描電鏡與能譜分析儀26
• 2.5.3 傅里葉紅外光譜分析儀26-27
• 2.5.4 X射線光電子能譜分析儀27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 3 活性炭的表征與分析28-41
• 3.1 活性炭的命名規(guī)則28
• 3.2 活性炭的表征分析28-39
• 3.2.1 比表面積及孔徑分析28-32
• 3.2.2 掃描電鏡與能譜(SEM/EDS)分析32-35
• 3.2.3 紅外光譜(FTIR)分析35-37
• 3.2.4 XPS分析37-39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 4 活性炭對煙氣汞的吸附實(shí)驗(yàn)及其吸附動(dòng)力學(xué)研究41-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與工況41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析42-51
• 4.2.1 活性炭物理特性的影響42-43
• 4.2.2 活性炭表面化學(xué)特性的影響43-44
• 4.2.3 煙氣組分的影響44-51
• 4.3 吸附動(dòng)力學(xué)研究51-57
• 4.3.1 吸附模型的選擇51-52
• 4.3.2 吸附動(dòng)力學(xué)分析52-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 創(chuàng)新點(diǎn)60
• 5.3 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 致謝68-69
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果69-70

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王運(yùn)軍;段鈺鋒;;燃煤煙氣脫汞吸附劑研究進(jìn)展[J];鍋爐技術(shù);2012年03期

，

本文編號：832423