燃煤煙氣中砷的存在形式及其在分子篩中的吸附規(guī)律研究.pdf

1、砷是有毒的類金屬元素，在煤炭的利用過程中，其排放造成的環(huán)境污染，對人體健康及生態(tài)帶來了危害。煤作為我國重要的一次能源，為電力、冶金等領(lǐng)域提供了動力，但它的燃燒卻成為砷排放的主要來源之一。在煤電行業(yè)，砷的控制技術(shù)還不成熟，投入實踐任重而道遠(yuǎn)。根據(jù)國內(nèi)外研究近況，燃煤鍋爐中砷的脫除方法可以分為燃燒前脫砷、燃燒中脫砷和燃燒后脫砷三個方面。雖然提高原煤的入洗率、優(yōu)化燃燒技術(shù)可以在一定程度上減少砷的排放，但是并不能滿足未來日益嚴(yán)格的重金屬砷排放控

2、制標(biāo)準(zhǔn)，需要采取燃燒后的吸附技術(shù)進(jìn)一步減少砷的污染?，F(xiàn)階段針對砷的吸附劑設(shè)計方式主要是通過實驗反復(fù)測驗，該方式需要消耗大量的時間和成本，本文通過研究砷在分子篩中的吸附規(guī)律，為主動設(shè)計吸附劑提供指導(dǎo)。
　　砷在煤的燃燒過程中的形態(tài)各異，其理化性質(zhì)存在差異。掌握砷在燃煤電站不同階段的形態(tài)及能量，有利于提出合理有效的砷控制技術(shù)。燃煤電站的煙氣在鍋爐燃燒區(qū)、水平煙道區(qū)、脫硝裝置和排出煙囪后的環(huán)境溫度，分別取1200℃、800℃、370℃和

3、25℃。本文針對以上溫度，利用密度泛函理論，通過吉布斯自由能判定，得到了砷在上述溫度下的存在形態(tài)及能量，發(fā)現(xiàn)砷在高溫條件下多以As3+存在，而隨著溫度降低至25℃，多以As5+存在；砷的形態(tài)隨溫度的變化存在差異，在高溫條件下，砷多以穩(wěn)定的脫水化合物（AsOOH、As4O6和As2O3）存在，這些脫水化合物易與煙氣中的H2O、O2反應(yīng)；當(dāng)溫度降低至370℃，砷多以As4O6存在；當(dāng)溫度降低至25℃，穩(wěn)定存在的砷酸成為砷的主要形態(tài)。

4、　　分子篩對砷的吸附規(guī)律可以為砷污染控制技術(shù)的應(yīng)用提供指導(dǎo)?；贏s4O6是脫硝裝置中的主要存在形態(tài)，本文結(jié)合蒙特卡洛方法和密度泛函理論研究了As4O6分子在不同孔徑的分子篩中吸附能的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)其在孔徑為7?的分子篩中吸附最優(yōu)；同時，理論計算發(fā)現(xiàn)分子篩對As4O6分子的吸附量隨自身有效孔隙率的增大而增大。基于上述研究，本文理論分析了As4O6分子在不同Si/Al的H-ZSM-5分子篩中的吸附情況，同時結(jié)合實驗發(fā)現(xiàn)As4O6在H-ZS