銅基改性ZSM-5分子篩脫除HgO動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、煙氣中Hg0難脫除、高污染、多危害。催化氧化法將元素汞氧化為易于被脫除的氧化態(tài)汞是一種有效控制汞污染的途徑，實(shí)現(xiàn)這一途徑的關(guān)鍵問題是高效經(jīng)濟(jì)脫汞吸附劑的制備研究。脫汞吸附劑的改性和Hg0吸附動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究對(duì)提高煙氣脫除Hg0效率、降低脫汞吸附劑應(yīng)用成本具有重要理論意義和工程價(jià)值，對(duì)同類脫汞吸附劑的開發(fā)和應(yīng)用也有借鑒和指導(dǎo)意義。本文選取ZSM-5分子篩為制備高效經(jīng)濟(jì)脫汞吸附劑的載體，CuCl2、Cu(AC)2、CuSO4、Cu(NO3)2

2、為改性的活性物質(zhì)，采用浸漬法，制得Cu-ZSM-5分子篩脫汞吸附劑，并運(yùn)用XRD、BET、SEM、FT-IR等方法對(duì)改性前后ZSM-5分子篩進(jìn)行對(duì)比表征分析。在同等條件下，通過小型固定床脫汞反應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)Cu-ZSM-5分子篩進(jìn)行脫汞性能測(cè)試，篩選出最佳銅基改性材料，并采用動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)模型研究其在不同吸附劑投加量、不同吸附反應(yīng)溫度、不同氣流流量下的吸附Hg0行為。利用Materials Studio軟件對(duì)Hg分子在Cu-ZSM-5分

3、子篩上的吸附進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬，從微觀角度研究吸附特性。采用XRD、FTIR、EDS、XPS對(duì)吸附Hg0前后的Cu-ZSM-5分子篩進(jìn)行對(duì)比表征分析，揭示Cu-ZSM-5分子篩對(duì)Hg0的催化氧化機(jī)理。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴銅基浸漬改性ZSM-5分子篩后，分子篩晶型未變，比表面積隨負(fù)載量增大而減小，孔徑分布不變，Cu成功引入分子篩內(nèi)，顯著提高了Hg0的脫除性能，以2.5 wt%CuCl2-ZSM-5分子篩的脫汞效果最佳。CuC

4、l2-ZSM-5分子篩吸附Hg0的穿透率隨吸附劑投加量的增大而減小、隨溫度的升高而增大、隨氣流流量的增大而升高；單位汞吸附量隨吸附劑投加量的增大而降低、隨溫度的升高而降低、隨流量的增大而降低。在所研究條件下，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠很好描述Hg0在CuCl2-ZSM-5分子篩上的吸附過程。⑵MS模擬單胞ZSM-5分子篩對(duì)銅材料的負(fù)載能力大小為CuCl2＞CuSO4＞Cu(NO3)2＞Cu(AC)2，ZSM-5分子篩對(duì)CuCl2具有更高的負(fù)載

5、能力。溫度會(huì)影響Hg分子的吸附量和吸附等溫線，隨著溫度的升高，汞的吸附量降低，遵循Langumir單分子層吸附模型。汞分子的吸附位置主要是在分子篩的孔道內(nèi)，分子篩孔道內(nèi)表面存在大量的吸附活性位點(diǎn)。⑶對(duì)吸附Hg后的Cu-ZSM-5分子篩表征，發(fā)現(xiàn)CuCl2改性ZSM-5分子篩后，使分子篩表面具有更多利于催化氧化脫汞的官能團(tuán)，可以將Hg0氧化為Hg2+，遵循Mars-Maessen反應(yīng)機(jī)制。⑷CuCl2-ZSM-5分子篩表現(xiàn)出對(duì)Hg0良好的