發(fā)布時(shí)間：2021-11-03 08:56

　　基于密度泛函理論研究了燃煤飛灰中未燃盡碳（unburned carbon,UBC）組分對(duì)氣態(tài)單質(zhì)砷As及其氧化物AsO、AsO₂和As₂O₃的作用機(jī)理。結(jié)果表明,單質(zhì)砷優(yōu)先吸附于碳橋位,吸附能在（-5.95）-（-5.88）eV。AsO分子中的砷、氧原子分別與碳原子成鍵時(shí),吸附構(gòu)型最穩(wěn)定,吸附能最低為-7.87eV。當(dāng)AsO₂在未燃盡碳表面解離形成一個(gè)AsO和表面活性氧時(shí),體系最穩(wěn)定,吸附能為-10.65eV。當(dāng)三角雙錐As₂O₃分子以?xún)蓚�(gè)氧原子首先碰撞未燃盡碳表面時(shí),將解離形成AsO和AsO₂小分子,并分別與表面碳成鍵,此時(shí)體系吸附能相較于未解離情形而言顯著降低,達(dá)到-10.64eV。飛灰未燃盡碳與AsO或AsO₂小分子的結(jié)合較緊密,局部?jī)A向于形成特殊的五元環(huán)結(jié)構(gòu)。毒性最強(qiáng)的三價(jià)態(tài)砷As₂O₃,相較于As、AsO和AsO₂而言,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不易... 

【文章來(lái)源】：燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2020,48(11)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

未燃盡碳模型示意圖

煙氣中氣態(tài)AsO、AsO2和As2O3分子的建模與幾何優(yōu)化結(jié)果如圖2所示[12],相應(yīng)的鍵長(zhǎng)和Mulliken電荷見(jiàn)表1和表2。AsO分子顯然呈現(xiàn)直線構(gòu)型,其中,As-O鍵長(zhǎng)為0.1667 nm。穩(wěn)定構(gòu)型的AsO2呈現(xiàn)“V”字型對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),其中,As-O鍵長(zhǎng)為0.1680 nm,鍵角∠O(2)-As-O(1)為127.537°。當(dāng)As2O3分子呈現(xiàn)空間對(duì)稱(chēng)的三角雙錐結(jié)構(gòu)時(shí),其總能最低,是熱力學(xué)穩(wěn)定的優(yōu)先構(gòu)型。其As-O和As-As鍵長(zhǎng)分別為0.1897和0.2452 nm。AsO2分子中的砷化合價(jià)最高,失去最多電荷,Mulliken電荷為0.906 e,AsO分子中的砷失去電荷最少,Mulliken電荷為0.493 e,而As2O3介于兩者之間。表 1 氣態(tài)砷氧化物分子的鍵長(zhǎng)或原子間距Table 1 Bond length or interatomic distance of thegaseous arsenic oxide molecules Species Bond length or interatomic distance /nm AsO As-O 0.1667 AsO2 As-O(1) As-O(2) 0.1680 0.1680 As2O3 As(1)-As(2) As(1)-O(1) As(1)-O(2) As(1)-O(3) As(2)-O(1) As(2)-O(2) As(2)-O(3) 0.2452 0.1897 0.1894 0.1897 0.1895 0.1900 0.1896

氣態(tài)單質(zhì)砷As在未燃盡碳表面吸附的初始構(gòu)型見(jiàn)圖3。考慮到空間對(duì)稱(chēng)性,且為避免邊緣的碳活性點(diǎn)位對(duì)結(jié)論的影響[29],選擇C(3)橋位、C(4)頂位和C(5)橋位為初始吸附點(diǎn)位,并依次記為I、II和III。將單質(zhì)砷As分別置于上述吸附點(diǎn)位,并進(jìn)行幾何優(yōu)化,最終吸附構(gòu)型及吸附能見(jiàn)圖4。初始和最終構(gòu)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表3,相關(guān)鍵長(zhǎng)(原子間距)和Mulliken電荷見(jiàn)表4、表5和表6(下同)。圖 4 氣態(tài)單質(zhì)砷吸附于未燃盡碳的最終構(gòu)型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Co摻雜鐵基氧化物吸附劑燃煤煙氣脫汞實(shí)驗(yàn)研究[J]. 王永興,黃亞繼,董璐,袁琦,丁守一,程好強(qiáng),王圣,段鈺鋒.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2020(07)
[2]O2對(duì)燃煤煙氣中As2O3均相反應(yīng)生成途徑影響研究[J]. 閆傲,張?jiān)?王春波,白濤,趙斌.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2020(01)
[3]燃煤電廠細(xì)微顆粒物脫除技術(shù)研究新進(jìn)展[J]. 徐明厚,王文煜,溫昶,于敦喜,劉小偉.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2019(22)
[4]燃煤電廠吸附劑噴射脫汞技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 周強(qiáng),段鈺鋒,盧平.  化工進(jìn)展. 2018(11)
[5]CO2在Fe3O4（111）表面的吸附結(jié)構(gòu)及能量研究（英文）[J]. 楊濤,劉金家,王艷丹,溫曉東,申寶劍.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2018(09)
[6]溴素改性ESP飛灰脫汞機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 陳明明,段鈺鋒,李佳辰,周強(qiáng),柳帥,劉猛.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2017(11)
[7]Hydrothermal synthesis of calcium sulfate whisker from flue gas desulfurization gypsum[J]. Chengjun Liu,Qing Zhao,Yeguang Wang,Peiyang Shi,Maofa Jiang.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(11)
[8]Preparation and characterization of high-strength calcium silicate boards from coal-fired industrial solid wastes[J]. Zhao Cao,Yong-dan Cao,Jin-shan Zhang,Chun-bao Sun,Xian-long Li.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2015(08)
[9]V2O5-WO3/TiO2系SCR催化劑的鉀中毒及再生方法[J]. 云端,鄧斯理,宋薔,姚強(qiáng).  環(huán)境科學(xué)研究. 2009(06)
[10]V2O5-WO3/TiO2 SCR催化劑的失活機(jī)理及分析[J]. 云端,宋薔,姚強(qiáng).  煤炭轉(zhuǎn)化. 2009(01)



本文編號(hào)：3473404