氣化是煤清潔轉(zhuǎn)化的源頭技術(shù)，熱解是其中的必經(jīng)步驟，該過程中釋放的單質(zhì)汞的量因氣相產(chǎn)物處于還原性氛圍而高于煤燃燒過程，單質(zhì)汞相對于其它形態(tài)汞的毒性更強(qiáng)、脫除更難，因此在對氣體脫硫凈化的同時(shí)進(jìn)行高效的煤氣脫汞具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。具有煤氣脫汞、脫硫能力的過渡金屬氧化物(FeOx、MnOx、CuOx、ZnOx和CeOx)吸附劑存在高溫脫汞效率較低的問題，貴金屬鈀（Pd）在中溫時(shí)有較好的脫汞效果，但是易被煤氣中的H2S毒化。如能保留單金屬各自特性，制備既可緩解H2S的毒化作用，還可提高中溫脫汞效率的雙金屬吸附劑，將會(huì)有很好的潛在優(yōu)勢，本文基于此進(jìn)行了雙金屬吸附劑的制備及其脫除中溫模擬煤氣中的單質(zhì)汞的行為的研究。 本課題組前期考察了以煤質(zhì)活性炭（CAC）為載體制備的Pd/CAC和Pd-Fe/CAC吸附劑的脫汞性能，初步證實(shí)了雙金屬吸附劑脫汞的可行性�；诖�，本論文選擇煤質(zhì)活性炭、椰殼活性炭(CSAC)、γ-Al2O3、MCM-41分子篩和Beta分子篩為脫汞吸附劑的載體，并以鈀、鐵、錳、銅、鋅和鈰為金屬活性組分，使用等體積浸漬法制備了24種負(fù)載型中溫煤氣脫汞吸附劑，進(jìn)一步考察了載體的特性、第二金屬的添加、金屬組分的浸漬順序、汞的初始濃度和脫汞活性評價(jià)的溫度等因素對吸附劑脫汞性能的影響。并結(jié)合XRD、BET、XPS、XAS、TPR、TEM和Raman等表征結(jié)果，探討Pd/γ-Al2O3和1Pd5Fe/γ-Al2O3吸附劑的脫汞機(jī)理。得出如下主要結(jié)論： （1）第二金屬的添加可以改善Pd/CAC吸附劑的脫汞活性，尤其是Fe，其次為Mn�？紤]到Fe價(jià)格低廉，被認(rèn)為是第二金屬的最佳選擇。第二金屬對Pd基吸附劑脫汞作用的改善受吸附劑載體的影響，Pd/γ-Al2O3吸附劑的脫汞活性難以改善，尤其是Fe的添加反而使其活性降低。 （2）載體對吸附劑的脫汞活性影響非常顯著。以單一金屬鈀為活性組分時(shí)，γ-Al2O3為載體的吸附劑脫汞活性最好，其次是以MCM-41和Beta分子篩為載體的吸附劑，而以活性炭為載體的吸附劑脫汞活性較差。以雙金屬鈀和鐵為活性組分時(shí)，以煤質(zhì)活性炭為載體的吸附劑脫汞效果最好，其次是以椰殼活性炭和Beta分子篩為載體的吸附劑，而以γ-Al2O3和MCM-41分子篩為載體吸附劑脫汞活性較差。 （3）金屬組分的浸漬順序?qū)ξ絼┟摴钚缘挠绊懞艽�，其作用�?guī)律與吸附劑載體及第二金屬組分有關(guān)。250℃條件下，同時(shí)浸漬Ce和Pd的CePd/-Al2O3雙金屬吸附劑的脫汞活性優(yōu)于其他浸漬順序制備的雙金屬吸附劑和單一金屬Pd/-Al2O3吸附劑，其脫汞活性在98%以上可以維持480min。分析結(jié)果表明，對于Pd、Ce系列的吸附劑來說，浸漬順序主要是通過影響金屬組分的分散度而起作用，同時(shí)浸漬時(shí)PdO和CeO2的分散度最好。不同浸漬順序制備的Pd、Fe系列的雙金屬吸附劑的脫汞活性均較單一金屬Pd/-Al2O3吸附劑的脫汞活性低。先浸漬Zn后浸漬Pd的Zn-Pd/-Al2O3雙金屬吸附劑的脫汞活性與單一金屬Pd/-Al2O3吸附劑的脫汞活性相近，且其脫汞活性明顯高于Pd-Zn/γ-Al2O3和ZnPd/γ-Al2O3脫汞活性。 （4）1Pd5Fe/-Al2O3吸附劑在N2-H2S-Hg-CO-H2氣氛中的脫汞機(jī)理主要為：PdO與煤氣中的H2反應(yīng)生成Pd2O，Pd2O進(jìn)一步被還原為Pd0；PdO與煤氣中的CO反應(yīng)生成Pd0，單質(zhì)鈀和單質(zhì)汞反應(yīng)生成鈀汞齊。脫汞活性降低的原因主要為：煤氣中的H2S與PdO反應(yīng)生成PdS的毒化作用；吸附劑中的Fe2O3和H2S反應(yīng)生成FeSx和Sad，Sad和新生成的Pd0反應(yīng)生成PdS的毒化作用。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TQ546.5
【部分圖文】：

σ-組分通過吸收池，而σ+組分從吸收池外部通過。在吸收池未通入汞蒸氣時(shí)，兩個(gè)σ組分的強(qiáng)度是相等的，而當(dāng)吸收池內(nèi)有汞蒸氣時(shí)，σ-組分的強(qiáng)度就會(huì)隨汞蒸氣的濃度增大而衰減。σ+與σ-組分在強(qiáng)度上的差別與汞蒸氣的濃度成正比，如圖2-2所示：圖2-2 塞曼效應(yīng)測汞原理Fig.2-2 The principle of Zeeman effect②固體樣品分析：測汞儀分析固體樣品需加裝PYRO-915+熱解配件。其操作原理是基于熱分解混合樣品和賽曼校正技術(shù)的原子吸收光譜（ZAAS）檢測生成的汞元素總量。該配件與RA-915+分析儀的結(jié)果如圖2-3所示。泵(3)和電源供給及泵單元(1)用來將空氣泵入霧化室和分析單元。進(jìn)口吸附過濾器(2)用來除掉空氣中的汞以得到不含汞的氣體作為載氣。樣品放入樣品舟(11)后插入霧化器(7)的第一室，在此樣品被加熱到200~800 ℃(取決于選擇的模式)。汞化合物被蒸發(fā)和部分分解形成元素汞。所有形成的氣態(tài)產(chǎn)物在被載氣(環(huán)境空氣)運(yùn)送到霧化室第二室(8)。在此汞化合物被完全分解，有機(jī)材料完全燒掉。

加熱單元的泵頻率和電源供給，電源和泵系統(tǒng)控制器(4)的預(yù)置能級可以實(shí)現(xiàn)霧化室和分析單元自動(dòng)維護(hù)。分析結(jié)果會(huì)在電腦的監(jiān)視器(14)上顯示出來。圖2-3 熱解配件的設(shè)計(jì)圖Fig.2-3 The design scheme of the instrument固體標(biāo)線的繪制：1）進(jìn)行所有測試前，將石英樣品舟放入熱解爐進(jìn)行燃燒，去除殘留汞；2）選取合適的標(biāo)樣，石英樣品舟冷卻后，天平準(zhǔn)確稱量去皮，可用稱量紙將樣品準(zhǔn)確置入樣品舟；對于生物質(zhì)樣品，可在稱量后樣品表面覆蓋一層1:1氫氧化鈣Ca(OH)2，碳酸鈉 Na2CO3混合物；3）選取不同重量的樣品，并輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)，積分獲得面積，計(jì)算后獲得汞濃度值，得出的固體標(biāo)線如圖2-4所示：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 張鵬宇,金峰,曾漢才,鐘毅,許綠絲;氯化物浸泡活性炭對汞的吸附特性研究[J];電力環(huán)境保護(hù);2003年03期

2 金峰,曾漢才,鐘毅,張鵬宇,許綠絲;顆�；钚蕴繉奈綄�(shí)驗(yàn)研究[J];電力科學(xué)與工程;2003年01期

3 鄭劉根;劉桂建;齊翠翠;張瑩;陳怡偉;;淮北煤田煤中汞的賦存狀態(tài)[J];地球科學(xué)(中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào));2007年02期

4 張成;陳剛;楊婷;呂國慶;徐政和;;煤中汞、礦物、灰分的相關(guān)性研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2008年01期

5 ;Effects of Ce on catalytic combustion of methane over Pd-Pt/Al_2O_3 catalyst[J];Journal of Environmental Sciences;2012年03期

6 汪祥勝;;天然氣和烴油脫汞技術(shù)研究進(jìn)展[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2010年03期

7 Dekui Li;Jieru Han;Lina Han;Jiancheng Wang;Liping Chang;;Pd/activated carbon sorbents for mid-temperature capture of mercury from coal-derived fuel gas[J];Journal of Environmental Sciences;2014年07期

8 孫巍;晏乃強(qiáng);賈金平;;載溴活性炭去除煙氣中的單質(zhì)汞[J];中國環(huán)境科學(xué);2006年03期

9 侯文慧;周勁松;張義;高翔;駱仲泱;岑可法;;H_2S對氧化鐵脫除煤氣中單質(zhì)汞的影響[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年23期

本文編號：2821148