堇青石合成与改性研究进展

堇青石是MgO-SiO₂-Al₂O₃体系中重要的三元化合物,具有低热膨胀系数、良好的热稳定性和抗热震性,因此被广泛应用于耐火材料和催化剂载体中。整理了近些年国内外学者们对于堇青石合成制度和改性技术的研究进展,具体包括采用不同原料通过固相法、低温燃烧法和溶胶凝胶法合成堇青石及不同物质掺杂对堇青石材料性能等方面的影响。目前,堇青石的合成和改性方法较多,且能够应用于工业生产中的各个领域,但总体来说距离国外生产出的堇青石陶瓷在性能方面依旧存在差距,因此,制备出高性能的堇青石材料并能够使之应用于大规模工业生产的技术方法就显得尤为重要,这也为今后学者们对于堇青石的研究提供了一个新的方向。     

堇青石蜂窝陶瓷的低温烧成试验

以高岭土、滑石和氧化铝粉为主要原料,以面粉和活性炭为成孔剂,按堇青石理论化学组成配料.经球磨、压滤、练泥、陈腐后,挤压成型为孔密度为每平方英寸100个孔,孔壁厚0.3 mm的坯体,干燥后,做不同温度(1 280、1 300、1 340和1 380℃)保温3 h和1 300 ℃保温不同时间(3、4、5、6 h)的烧成试验,然后检测烧后试样的显气孔率和热膨胀系数,并进行XRD和SEM分析.结果表明:(1)在1 340℃保温5 h烧成可制备出显气孔率约为60%,平均热膨胀系数(室温～800℃)为1.67×10-6℃-1的纯堇青石相蜂窝陶瓷.(2)在1 280～1 380℃保温5 h烧成的堇青石蜂窝陶瓷的显气孔率及吸水率均没有显著差异.在1 300℃的烧成温度下,当保温时间由3 h增加到4 h时,试样的显气孔率和吸水率略有下降;继续延长保温时间,试样的显气孔率和吸水率变化不大.(3)在保温5 h的条件下,当烧成温度从1 280℃升至1 340℃时,试样的热膨胀系数逐渐降低;当烧成温度从1 340 ℃升至1 380℃时,试样的热膨胀系数升高.在烧成温度为1 300 ℃的条件下,当保温时间从3 h增加到5 h时,试样的热膨胀系数逐渐降低;从5 h增加到6 h时,试样的热膨胀系数升高.(4)与1 300℃烧成的试样相比,1 340℃烧成的试样中有较多呈短柱状的堇青石晶粒,且气孔平均孔径较大.     

堇青石负载非贵金属复合氧化物催化氧化甲苯的性能研究

本文采用浸渍法制备了以MOx(M为Cu、Co、Zn、Fe、Ce)和Mn Ox混合氧化物为活性组分,堇青石蜂窝陶瓷为载体的有机废气催化燃烧催化剂,以甲苯作为探针反应物测定该类催化剂的催化燃烧活性。考察了M与Mn物质的量比等因素对甲苯催化燃烧性能的影响,深入进行了XRD、BET和SEM表征与分析。实验结果表明:Fe/Mn物质的量的比为4∶1,焙烧温度为500℃,催化剂具有最佳的催化燃烧活性。     

堇青石负载Fe-Mn-O混合氧化物催化氧化甲苯的性能研究

采用浸渍法制备了以FeOx和MnOx混合氧化物为活性组分,堇青石蜂窝陶瓷为载体的有机废气催化燃烧催化剂,以甲苯作为探针反应物测定该类催化剂的催化燃烧活性。考察了Fe与Mn物质的量比、焙烧温度及其改性载体等因素对甲苯催化燃烧性能的影响,深入进行了XRD和BET表征与分析。实验结果表明:Fe/Mn物质的量的比为4∶1,质量负载量为10%,焙烧温度为500℃,并经γ-Al2O3涂层改性的催化剂具有最佳的催化燃烧活性。     

用于酯化反应的堇青石担载固体酸催化剂的制备工艺探索

以堇青石为载体担载固体酸催化剂活性组分,以乙酸与乙醇合成乙酸乙酯的反应为模型反应,考察多种制备条件对堇青石担载固体酸催化剂酯化活性的影响,筛选最佳制备工艺. 结果表明,固体酸颗粒悬浊液性质均一、稳定,浸渍液中添加g-Al2O3或聚乙二醇会阻碍催化剂表面活性的发挥. 以悬浊液为浸渍液,1 mol/L H2SO4溶液达50%(j)的工艺条件下,堇青石担载固体酸催化剂酯化活性最高. 堇青石表面担载的固体酸是酯化活性中心,全回流反应100 min,乙酸的转化率达到79.2%,二次利用时转化率为一次转化率的95.6%. 堇青石担载固体酸催化剂制备工艺的平行性和稳定性较好,催化剂外形规整,孔道均匀整齐,在保持高活性的同时,达到催化剂成型和提高酯化催化剂经济性的目的.     

ZSM-5/堇青石整体催化剂对NO低温氧化的催化性能

采用原位水热合成技术,以蜂窝状堇青石陶瓷为载体,分别合成了硅铝比为300的高硅和纯硅的ZSM-5分子筛/堇青石整体催化剂,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等手段对催化剂进行了表征,考察了反应温度、水汽含量和空速等对NO氧化反应的影响.结果表明:在硅铝比为300的ZSM-5/堇青石和纯硅ZSM-5/堇青石整...     

W、Mn和Ce改性V-MCM-41/堇青石催化剂的制备及其脱硝性能

以采用水热法合成的介孔分子筛MCM-41为栽体,V为主催化剂,添加W、Mn和Ce等助剂,通过涂覆法在蜂窝堇青石(CC)上涂覆制备催化剂,考察助剂对V-MCM-41催化剂采用尿素选择性催化还原NO性能的影响.结果表明,W和Mn能提高催化剂的低温活性,Ce能促进催化剂的高温活性.制备的催化剂V-W-Mn-Ce-MCM-41...     

溴化石油焦氧化烟气中Hg0的机理

建立了表征石油焦表面的四碳环并噻吩簇模型,运用量子化学密度泛函的B3LYP-D3方法,基于6-31g （d）/lanl2dz混合基组水平,从微观层面研究了溴化石油焦吸附并氧化Hg⁰的机理,给出了HgBr和HgBr₂在溴化石油焦表面的反应路径、反应所需活化能、吸附能以及相关Mayer键级,指出了石油焦中噻吩硫与负载的溴在脱汞中的协同作用。研究结果表明,Hg⁰在溴化石油焦上的氧化物的形式以HgBr为主,更多的溴原子既可以增强吸附的稳定性又能促进化学吸附的发生。噻吩硫不直接参与氧化反应,但可以帮助石油焦稳定地负载上更多的溴,进而提高脱汞的效率。     

MnOx改性活性炭用于模拟烟气中Hg0的脱除

采用浸渍法制备了MnO_x改性活性炭(MnO_x/AC),用于模拟煤燃烧烟气中的元素态汞的脱除。实验研究了吸附剂的Mn负载量、吸附温度和烟气组分对所制备的改性活性炭的脱汞性能的影响,以及SO_2对活性炭脱汞的抑制作用机理。研究结果表明,当模拟烟气中含有5%(体积) O_2,Mn负载量为14%(质量),吸附温度为150℃时,改性活性炭的平均脱汞效率为97.0%(3 h)。模拟烟气中少量的O_2和微量的HCl、NO均对汞的脱除起促进作用,而微量的SO_2则对汞的脱除有抑制作用。通过吸附后的MnO_x改性活性炭的TG/DTG、XPS和Hg-TPD分析,推测SO2对改性活性炭脱汞的抑制作用是由于其消耗MnO_x中的晶格氧,形成的硫酸盐占据了14Mn/AC表面上的活性位点所致。模拟烟气中微量的NO可以有效降低SO_2对脱汞的抑制作用。     

煤矸石中杂质含量对堇青石多孔陶瓷烧结与性能的影响

通过不同酸浸处理时间控制煤矸石原料中的杂质含量,研究煤矸石原料中杂质含量对有机海绵浸渍法制备的多孔堇青石陶瓷烧结过程和性能的影响.通过X射线衍射分析和扫描电镜研究了烧结过程中的物相结构的演变及微观结构变化等特性.并考察了酸浸处理时间和烧结温度对多孔陶瓷样品的显气孔率和抗压强度影响.结果表明,使用酸浸处理后的煤矸石为原料制备的多孔堇青石陶瓷气孔率和抗压强度均显著增加,1200℃下,使用未经酸浸的煤矸石制备的多孔堇青石陶瓷,气孔率为73.69％,抗压强度为2.23 MPa;而酸浸处理8h后,陶瓷样品的气孔率保持在78.78％,抗压强度提高至3.33 MPa.讨论了酸浸处理对煤矸石原料中起烧结助剂作用的杂质含量的调控以及杂质含量对物相形成和陶瓷性能的影响规律.煤矸石原料中这些杂质的存在也降低了堇青石陶瓷的烧结温度.     

Removal of elemental mercury from simulated flue gas by cerium oxide modified attapulgite

A novel catalyst CeO₂/ATP was developed to remove Hg⁰ from coal fired gas. This is new way to use the facile, cheap and larger BET specific surface area catalyst attapulgite (ATP) as support to remove Hg⁰ from coal fired gas. The Hg⁰ removal and oxidation efficiency of CeO₂/ATP (1: 1) is up to 97.75% and 92.23% at 200 °C, respectively. We also found that ATP plays an important role in improving the catalyst activity of CeO₂/ATP, which can make CeO₂/ATP have more stable catalyst activity at broader temperature range and obtain lower optimum activity temperature. Other influencing factors, such as temperature and flue gas environment (SO₂, Cl₂, NO), are also investigated in order to get a clear understanding of the experiment. The formation mechanisms are also proposed.     

燃煤烟气中单质汞吸附与氧化机理研究进展

燃煤电厂汞排放控制是当前的研究热点,实现燃煤烟气中汞的脱除涉及两个非常重要的过程：吸附与氧化。本文概述了汞在吸附剂表面吸附的相关理论和单质汞的催化氧化机理,结合碳基和非碳基吸附剂相关吸附特性的研究现状,对汞的吸附机理进行了讨论,回顾了SCR、碳基、以及金属和金属氧化物三种常见催化剂对单质汞的催化氧化性能并总结了其可能存在的机理。指出吸附剂表面活性位是决定其对汞吸附效果的关键因素,异相反应是单质汞氧化的重要途径,吸附和氧化是相辅相成的,不同催化剂不同气氛下氧化机理不同。并提出通过氯化物等物质改性能够提高吸附剂的吸附效果,深入研究汞的异相反应机理并开发经济有效的汞脱除方法是今后的研究方向。     

改性褐煤活性焦对模拟烟气中汞的脱除研究

为降低烟气脱汞成本,提高活性焦脱汞性能,以内蒙古锡林浩特褐煤为原料制备活性焦并进行化学改性,分析载硫、Na2S溶液和Zn Cl2溶液浸渍等改性方法对活性焦结构及性能的影响,研究改性方法、吸附温度、负载量和汞渗透量对活性焦脱汞性能的影响。结果表明,活性焦改性后,比表面积和孔容积有所降低,载Na2S、硫、Zn Cl2活性焦对汞的吸附量比原始活性焦分别提高了60%、113%和140%;吸附温度升高,化学反应变快,活性焦的初始脱汞效率由75.8%提高至95%以上,但穿透时间并不呈比例增加;当Zn Cl2负载量由5%提高至15%后,50%穿透率对应时间由75 min延长至120 min,活性焦对汞的吸附值由10.1μg/g增至17.5μg/g。随着汞渗透量的增加,活性焦脱汞效率有所提高,50%穿透率的对应时间由110 min缩短至95 min,最终总吸附值仅由14.4μg/g增至16.2μg/g。     

Catalytic oxidation and capture of elemental mercury from simulated flue gas using Mn-doped titanium dioxide

Titanium dioxide (TiO₂) and Mn-doped TiO₂ (Mn(x)-TiO₂) were synthesized in a sol-gel method and characterized by BET surface area analysis, X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Gasphase elemental mercury (Hg⁰) oxidation and capture by the Mn-doped TiO₂ catalyst was studied in the simulated flue gas in a fixed-bed reactor. The investigation of the influence of Mn loading, flue gas components (SO₂, NO, O₂, and H₂O) showed that the Hg⁰ capture capability of Mn(x)-TiO₂ was much higher than that of pure TiO₂. The addition of Mn inhibits the grain growth of TiO₂ and improves the porous structure parameters of Mn(x)-TiO₂. Excellent Hg⁰ oxidation performance was observed with the catalyst with 10% of Mn loading ratio and 97% of Hg⁰ oxidation was achieved under the test condition (120 °C, N₂/6%O₂). The presence of O₂ and NO had positive effect on the Hg⁰ removal efficiency, while mercury capture capacity was reduced in the presence of SO₂ and H₂O. XPS spectra results reveal that the mercury is mainly present in its oxidized form (HgO) in the spent catalyst and Mn⁴⁺ doped on the surface of TiO₂ is partially converted into Mn³⁺ which indicates Mn and the lattice oxygen are involved in Hg⁰ oxidation reactions.     

Removal of elemental mercury from coal combustion flue gas by chloride-impregnated activated carbon

In this work, adsorption of vapour-phase elemental mercury (Hg⁰) from pulverised-coal combustion flue gas by commercially available granular activated carbons treated with zinc chloride (ZnCl₂) impregnation was investigated. The experiment results showed that ZnCl₂ impregnation significantly enhanced the adsorptive capacity for mercury vapour, but decreased the specific surface area of the activated carbon. This could be explained by the occurrence of chemisorption, which was confirmed by adsorption tests over a wide range of temperatures. The influence of ZnCl₂ solution concentration on the mercury removal performance was also studied. Mechanisms of mercury adsorption onto the Cl-impregnated activated carbon were proposed.     

烟气及飞灰组分对溴改性飞灰脱汞特性的影响

燃煤飞灰中的未燃碳（unburned carbon,UBC）和金属氧化物因对汞有一定的吸附和氧化作用而被认为是燃煤电厂廉价的潜在脱汞吸附剂,但效率有待提高。文章选取两种UBC含量不同的飞灰,采用质量分数1%的NH₄Br溶液对其浸渍改性,利用固定床汞吸附实验台探究了烟气组分（O₂、SO₂和NO）以及飞灰中无机金属氧化物对汞吸附和氧化的影响,以期获得高效脱汞吸附剂吸附机理。结果表明,O₂对于溴素改性飞灰氧化汞有较小的促进效果,SO₂具有一定的抑制作用,NO促进Hg⁰的氧化效果明显;溴素改性飞灰中的Fe₂O₃和TiO₂对Hg⁰的氧化起着主要作用,原因在于溴素改性增加了金属氧化物Fe₂O₃和TiO₂中的晶格氧含量,促进了Hg⁰的催化氧化,主要遵循Mars-Maessen机理。另外,UBC含量对飞灰脱除Hg⁰的影响很大,溴素嵌入飞灰表面的UBC时,会使其邻域的活性加强,从而增强碳质表面对Hg⁰的吸附能力,促进了后续反应的进行。     

燃煤烟气脱汞技术的研究进展

燃煤烟气汞污染近些年来被世界公认为又一大污染问题,本文较为详细地论述了汞排放控制技术现状及研究进展.目前有多种在研的汞控制技术,其中湿法洗涤和烟气中喷入活性炭吸附荆方式等较有发展潜力,但现在还没有一种适用性强的技术可广泛推广.最后介绍了烟气脱汞的一些新技术,并对脱汞技术的发展前景进行了展望.     

三乙烯四胺合钴溶液脱除烟气中NO的实验研究

采用三乙烯四胺合钴溶液作为吸收液,在填料塔内,对模拟烟气进行了湿法脱硝的实验研究.主要考察了不同吸收液的NO脱除能力,以及温度和氧体积分数对NO脱除效率的影响.研究结果表明:无氧条件下,三乙烯四胺合钴溶液脱除NO的能力比Fe2+-乙二胺四乙酸(EDTA)溶液脱除NO的能力强;气相中的氧体积分数对NO的脱除影响显著,气相...