基于CeO2的脫汞機(jī)理研究.pdf

1、燃煤電站煙氣汞的存在形態(tài)主要有3種:元素汞(Hg0)、氧化汞(Hg2+)、顆粒汞(Hgp)。其中，元素汞的脫除最為困難。目前元素汞的脫除主要包括兩種方法，吸附法和氧化法。但是，對(duì)于其中的機(jī)理都不甚清楚。因此，有效探究元素汞的脫除機(jī)理是解決汞污染問(wèn)題的關(guān)鍵。
　　本文采用密度泛函理論的量化計(jì)算方法，對(duì)CeO2(110)表面的脫汞機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　首先，探究了汞與HCl在CeO2(110)表面的吸附機(jī)理。結(jié)果表明，元素汞在C

2、eO2(110)表面是物理吸附，最穩(wěn)定的吸附位是次層空位。HCl在CeO2(110)表面是化學(xué)吸附，整個(gè)分子呈解離狀態(tài)。Hg原子與吸附在CeO2(110)表面的兩個(gè)Cl原子一步反應(yīng)生成HgCl2。整個(gè)反應(yīng)遵循E-R反應(yīng)機(jī)理。
　　其次，探究了SO2和H2O對(duì)汞在CeO2(110)表面吸附的影響。結(jié)果表明，SO2和H2O在CeO2(110)表面的吸附為化學(xué)吸附。其中，SO2與表面晶格氧結(jié)合，形成SO32-。H2O在CeO2(110)

3、表面以解離形式存在。兩者在催化劑表面的吸附都不利于汞在CeO2(110)表面的吸附脫除。通過(guò)計(jì)算吉布斯自由能發(fā)現(xiàn)，SO2在催化劑表面對(duì)汞的抑制作用比H2O更嚴(yán)重。忽略零點(diǎn)振動(dòng)能后，SO2和H2O在催化劑表面的吸附平衡溫度分別為750K和500K。
　　再次，探究了摻雜對(duì)CeO2(110)表面吸附的影響。結(jié)果表明Ti、Zr、Hf和Si四種元素均可以提升元素Hg在CeO2(110)表面的吸附能，其中Ti和Si的摻雜效果最好。Ti摻雜C