負(fù)載金屬催化劑活性炭用于煙氣脫硫
大量的研究表明, 某些金屬化合物對SO2 氧化為SO3 的反應(yīng)具有催化作用, 改性活性炭作為一種孔結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)豐富的材料, 本身對SO2 氧化、NOx 還原等反應(yīng)具有催化性能, 同時(shí)又是很好的催化劑載體。
Klinik 等在活性炭上負(fù)載Co、Ni 和Mn 等金屬化合物, 發(fā)現(xiàn)這些金屬在活性炭表面生成的Co(OH) 2,Ni(OH)2,MnO 2 微晶增強(qiáng)了活性炭材料的脫硫活性。
劉守軍等對炭載金屬脫硫劑做了詳細(xì)深入的研究。他們通過炭載CuO、K2O 及CaO 等十幾種金屬氧化物制成的脫硫劑吸附SO2 的TPD 實(shí)驗(yàn), 得出炭載氧化銅脫硫劑對SO 2 的吸附硫容最大。其機(jī)理為: 氣相中的SO2 被CuO/A C 上的銅位吸附成為吸附態(tài)SO 2, 然后被氧化態(tài)銅位氧化為吸附態(tài)SO 3, 而氧化態(tài)銅位本身被還原為還原態(tài)銅位; 在氣相O2存在下, 還原態(tài)銅位極易氧化為氧化態(tài)銅位形成的吸附態(tài)SO3 與鄰近的氧化態(tài)銅位結(jié)合形成CuSO4。
如無氣相O2 存在, 還原態(tài)銅位因無法及時(shí)氧化更新, 與吸附態(tài)SO3 結(jié)合形成Cu2SO 4, 從而大大降低CuO/A C 對SO 2 的吸附量。
將CuO/AC 用于煙氣脫硫, 發(fā)現(xiàn)CuO/AC 在溫度120～ 250 ℃的范圍內(nèi)顯示出較高的脫硫活性。煙氣的出口溫度一般在130～ 350 ℃, 而活性炭基金屬催化劑的催化作用一般在大于100 ℃的溫度條件下發(fā)生, 因而對活性炭表面負(fù)載金屬的研究對煙氣脫硫更有實(shí)際意義。
負(fù)載金屬催化劑活性炭有以下優(yōu)點(diǎn): 活性炭是一種惰性物質(zhì), 可用于有酸、堿參與的催化反應(yīng); 活性炭在較高的溫度下可以保持結(jié)構(gòu)形態(tài)穩(wěn)定性; 催化劑失活后, 可通過燃燒活性炭而回收金屬; 活性炭的高比表面和孔隙結(jié)構(gòu)可使活化相得到高分散狀態(tài), 有效地減少了縮聚和凝結(jié)。負(fù)載金屬催化劑的活性炭在炭法脫硫應(yīng)用方面具有高選擇性、減少反應(yīng)步驟、降低成本等特點(diǎn)。
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