金属氧化物掺杂对钙基吸附剂吸附CO_2性能的影响

化石燃料火电厂排放的CO2约占全球CO2总排放量的1/3,采用化学吸附法直接脱除高温烟气中的CO2既可以减少系统的能量损失又可以保护环境。文中采用机械混合法制备金属氧化物掺杂的钙基吸附剂,并以静吸附量和CO2吸附率为评价指标,气相色谱为检测手段,在自制吸附剂评价装置上,研究不同金属氧化物的掺杂对钙基吸附剂吸附性性能的影响。实验表明,掺杂金属氧化物对钙基吸附剂的吸附性能有一定影响,其中质量分数为1%的Li2CO3掺杂的钙基吸附剂的静吸附容量与钙基吸附剂的理论吸附量比较接近,并且优于其他金属氧化物掺杂的钙基吸附剂。     

流化催化裂化汽油吸附脱硫金属氧化物吸附剂

制备了不同的金属氧化物吸附剂并采用不同方法进行改性,在常压、温度为360℃、液时空速为1 h-1的条件下,采用固定床吸附法考察了吸附剂改性前后的脱硫性能.结果表明:MoO3和MnO2的脱硫效果较好,对硫含量为511.10 μg/g的流化催化裂化(FCC)汽油脱硫,脱硫率达60%以上;CuO-MoO3,MoO3-MgO和MoO3-Fe2O3复合金属氧化物吸附剂对FCC汽油的脱硫效果可达75%以上,其中脱除乙硫醇效果最好的是CuO-MoO3,脱除噻吩效果最好的是MoO3-MgO,脱除二苯并噻吩效果最好的是MoO3-Fe2O3;采用等体积浸渍法对MoO3和MnO2改性后,对FCC汽油吸附脱硫效果有所增强,其中对MoO3改性效果较好的是NiO,脱硫率可达90.1%,对MnO2改性效果较好的是CoO,脱硫率可达93.2%.     

胺基改性花生壳粉吸附剂的制备及其对SO_2的吸附

以花生壳为原料,经溶胀、氯化和胺化改性制备SO_2吸附材料。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、元素分析仪(EA)等分析手段对样品进行表征和测试,并探究了胺试剂种类、吸附剂含水率、烟气流速、吸附温度对SO_2吸附效果的影响。结果表明,胺基改性花生壳吸附剂脱硫效果明显;改性后花生壳纤维分子中引入了胺基,含氮量增加,吸附剂表面卷曲粗糙,孔洞明显;改性后吸附剂硫容与吸附剂中含氮量有关;链状结构的乙烯胺改性剂效果优于带有支链的尿素。实验中三乙烯四胺基花生壳(PS-TT)在含水率为100%、烟气流量为400 mL/min、吸附温度为35℃的优化条件下,硫容能达74. 6 mg/g。     

ClO2/尿素溶液同时脱硫脱硝实验研究

SO_2和NO作为燃煤电厂排放烟气中的主要污染物,对环境产生了巨大危害。为有效进行燃煤烟气中的SO_2和NO的一体化脱除,文中通过对传统鼓泡床湿法脱硫脱硝装置进行改善,以ClO_2/尿素为新型复合吸收剂进行了湿法燃煤烟气脱硫脱硝一体化研究。实验结果表明:ClO_2的添加可以显著改善尿素吸收剂的脱硝能力,并且对SO_2的脱除还具有一定的促进作用。当n(ClO_2)/n(NO)=0.75,尿素质量分数为10%时,SO_2的脱除效率为100%,NO的脱除效率稳定在91%。实验中探究了ClO_2添加量,反应温度,吸收剂初始pH值,SO_2质量浓度和NO质量浓度对脱硫脱硝效率的影响,提出ClO_2/尿素复合剂脱硫脱硝的反应机理,表明新型复合吸收剂湿法脱硫脱硝的具有良好的应用前景。     

钙基CO2吸附剂的惰性掺杂和形貌调控研究进展

有效捕集CO₂对于缓解亟待解决的温室效应、气候变暖、环境污染和能源危机问题具有重大意义。钙基吸附材料因为CO₂吸附容量高及成本低廉而受到了广泛关注。本文介绍了钙基吸附剂的CO₂吸附机理,着重阐述了显著提高吸附性能的两种改性方法,包括惰性掺杂和形貌调控。归纳了利用Zr、Ce、Mn、Mg、Al等塔曼温度较高或富含氧空穴的金属氧化物对氧化钙进行单掺杂和复合掺杂改性,针对合成方法、吸脱附条件、惰性组分掺杂量、钙基前体等不同参数对掺杂改性钙基CO₂吸附剂性能的影响进行总结。同时指出,采用聚苯乙烯小球、碳凝胶、碳球、表面活性剂等制备得到的中空结构球形钙基吸附剂或实心结构球形钙基吸附剂,具有良好的CO₂吸附容量和吸附稳定性。提出两种改性方法距离工业化应用还有较大的差距,亟需深入探讨吸附剂的结构与性能之间的关系,从而为吸附剂的设计提供理论指导。     

氧化铁改性活性炭的制备及其吸附脱硫性能

制备了负载型氧化铁改性活性炭吸附剂,并采用比表面积（BET）、扫描电镜（SEM）技术对吸附剂进行了表征。在固定吸附床上考察了制备条件及吸附条件对吸附剂脱除硫化氢性能的影响。研究结果表明,负载氧化铁后吸附剂的比表面积由580.4 m2/g提高到658.6 m2/g,氧化铁改性能有效改善活性炭对硫化氢的吸附脱除能力。氧化铁与活性炭的质量比为1∶1,真空干燥温度为70 ℃,干燥时间为36 h时得到的负载氧化铁吸附剂的吸附效果最好。在吸附温度为60 ℃时,饱和硫容和脱硫率分别达到77.4 mg/g和99.2%。饱和硫容比未经改性的活性炭的提高了60.2 mg/g。     

冶炼废渣吸附脱除硫化氢的研究进展

硫化氢（H₂S）是一种对大气环境和人体健康有严重危害的高毒性污染物,广泛存在于自然界及多种生产过程中。干法脱硫因其操作简单、稳定性强、脱硫效率高等优点广泛应用于含H₂S尾气的脱除,吸附法是最常用的干法脱硫方式。但吸附剂在吸附过程中的损耗较大,对脱硫效果有一定的制约,增加了成本。来源广、数量大的冶炼废渣具有表面物理化学性质突出的特点,是一种潜在的新型H₂S吸附剂。通过综述不同冶炼废渣吸附剂脱除H₂S的研究进展,分析了其优点及不足,并讨论了影响吸附的因素及吸附剂的再生。最后针对目前存在的研究方案单一、吸附剂改性方式少等问题,提出未来研究方向包括设置多组分动态穿透吸附实验、探究多种改性方式等。     

Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂低温脱除H2S

用共沉淀法制备了一系列Ce-Cu-Al-O复合金属氧化物吸附剂,用于低温下脱除CO₂气体中的微量H₂S。采用XRD、N₂物理吸附、SEM及XPS等手段对脱硫前后的吸附剂结构进行表征。研究了Ce含量、煅烧温度、气体空速、杂质气体及吸附温度对吸附剂脱除H₂S性能的影响。结果表明,Ce-Cu-Al-O系列吸附剂在40℃条件下可有效脱除CO₂气体中的H₂S,Ce含量为10%的吸附剂（10Ce-Cu-Al-O）具有最大H₂S穿透吸附量,为94.1mg/g。研究发现,引入CeO₂能有效改善CuO的分散性,提高吸附剂的比表面积和孔容。提高煅烧温度,较大空速均不利于吸附剂的脱硫效果;平衡气CO₂会抑制H₂S的吸附;吸附温度不高于100℃时,10Ce-Cu-Al-O的穿透吸附量随温度升高而增加且不会生成COS副产物。表征结果显示,硫化后吸附剂的组分团聚导致了比表面积和孔容降低。此外,失活后的脱硫剂可在100℃用空气再生。     

KOH改性活性炭吸附羰基硫及再生性能的研究

制备了KOH改性活性炭吸附剂并用于脱除低浓度羰基硫(COS),利用氮气物理吸附、X射线光电子能谱、CO_2程序升温脱附、傅里叶变换红外光谱对吸附剂进行表征。考察了浸渍液质量分数及吸附条件对改性活性炭脱除COS性能的影响,并进行了再生性能测试。实验结果表明,浸渍液质量分数为10%时吸附剂的穿透吸附量最大,为40. 64 mg/g;在一定范围内,吸附效果与原料气流速成反比,与吸附温度成正比; COS在吸附剂表面反应主要生成了硫酸盐和硫单质;经过4次再生后,10OH/AC吸附剂的穿透吸附量仍达34. 32 mg/g,表明10OH/AC吸附剂具备一定工业应用潜力。     

活性炭材料变压吸附SO_2的研究

以活性炭材料作为吸附剂,通过变压技术吸附SO_2。通过BET和XPS表征分析了活性炭改性前后表面的物化性质,讨论了常压和变压条件下活性炭孔结构对SO_2吸附量的影响,发现在吸附压力0.1～0.2 MPa、吸附出口SO_2浓度不超过50 mg/m³条件下,介孔结构的活性炭材料的SO_2吸附量是常压条件下的1.79～2.79倍。考察了不同压力、不同入口SO_2浓度和含水蒸气条件对改性活性炭SO_2吸附性能的影响。变压吸附-真空脱附循环实验结果显示,改性活性炭对SO_2的变压吸附量保持稳定,具有良好的应用前景。     

基于纳米材料的静态吸附脱硫进展

综述了近年来新型纳米吸附剂静态吸附脱除燃料油中二苯并噻吩（DBT）的作用机理及最新研究进展。重点分析了金属骨架材料（MOFs）、分子印迹聚合物（MIPs）、石墨烯基材料、活性炭基材料（AC）、介孔微孔材料等不同吸附剂的研究现状,从脱硫机理角度探讨不同改性方法对吸附脱硫效果的影响。通过比较这些吸附脱硫材料的优缺点,展望未来吸附脱硫材料的发展趋势和前景,为开发更优良的吸附剂用于吸附脱除DBT提供一些研究思路。文章指出吸附脱除燃料油中的DBT目前的主要问题是吸附剂的重复利用、与燃料油接触容易产生污染和吸附剂与燃料油分离过程中造成的损耗,这些短板也是吸附脱硫法大规模工业应用的主要障碍,因此吸附材料的选择、改性方法以及机理研究是吸附脱除DBT的主要研究方向。     

钙镁氧化物及氢氧化物脱除SO3协同防治催化剂低温失活

在实验室中试台架上,开展了Ca(OH)₂、CaO、Mg(OH)₂和MgO四种碱基吸附剂粉体喷射脱除烟气SO₃的实验,研究了碱基吸附剂脱除烟气SO₃的影响因素,探究了碱基吸附剂脱除SO₃技术对选择性催化还原（SCR）催化剂硫酸氢铵失活温度的影响。采用比表面积法（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）等手段对吸附剂进行表征,以判断吸附产物和吸附机理。结果显示：碱基氢氧化物吸附剂的SO₃脱除效果优于碱基氧化物吸附剂;Mg基吸附剂优于Ca基吸附剂;当烟气中SO₃浓度为35μL/L时,Mg(OH)₂含量为600mg/m³时具有最高的SO₃脱除效率,达到95%左右。对低温失活后的SCR催化剂进行FTIR表征证实了催化剂表面硫酸氢铵的生成。此外,通过碱基吸附剂降低烟气中SO₃浓度后,SCR催化剂在低温时的失活得到了显著缓解,可明显降低SCR催化剂的硫酸氢铵失活温度约20℃,有助于挖掘机组调峰深度。     

焙烧型镁铝双金属氢氧化物对水中苯甲酸的吸附行为

采用共沉淀法制备镁铝双金属氢氧化物(LDHs)功能材料,并在500℃焙烧得到改性的层状氢氧化镁铝(LDO),利用XRD和FTIR对改性前后的产物结构进行表征。以LDO为吸附剂、水中苯甲酸为研究对象,具体考察了吸附剂的投加量、p H、吸附平衡时间及恒温水浴振荡温度等实验条件对苯甲酸脱除效果的影响。结果表明,在25 m L质量浓度为0.6 g/L的苯甲酸溶液中,吸附剂投加量0.8 g,p H=8.0,吸附60 min,(25±0.5)℃的条件下脱除效果较佳,脱除率可达到77.9%。此外,吸附反应较符合Langmuir吸附等温模型,该吸附是一个自发放热反应,吸附热为-17.01 k J/mol。     

电石水解制备复合钙基吸附剂及其循环吸附CO2的特性

利用电石水解制乙炔工艺制备新型电石渣CaO/Ca12Al14O33复合钙基吸附剂,考察了Ca12Al14O33含量、碳酸化和煅烧再生温度对CaO转化率和多循环吸附CO2的影响,并与分析纯CaCO3和传统电石渣进行了比较,对其表面形貌、比表面积和孔结构进行了分析. 结果表明,新型复合钙基吸附剂在多循环煅烧/碳酸化过程中具有较好的多循环吸附CO2的性能. Ca12Al14O33有效减缓了吸附剂烧结现象. 20次循环后,自制电石渣吸附剂的CaO转化率仍保持在48%以上.     

沸石的交联壳聚糖改性及对腐殖酸的吸附研究

缩水甘油基三乙基氯化铵交联壳聚糖负载到沸石上,制得了交联壳聚糖改性沸石复合吸附剂。复合吸附剂的结构经热重和扫描电镜进行了表征;考察了吸附剂用量、腐殖酸初始浓度、吸附时间、pH值等对腐殖酸吸附效果的影响。结果表明:交联壳聚糖成功地对沸石进行了改性;复合吸附剂对腐殖酸的吸附性能较沸石有显著提高;适宜的吸附条件是:吸附剂用量为2g/L,腐殖酸初始浓度不大于0.01kg/m3,吸附时间为150min,pH≈7,对腐殖酸的去除率为81.4%,最大吸附量为4.07mg/g。     

操作条件对Zr掺杂钙基CO2吸附剂吸附性能的影响研究

寻找简便有效的方法对CO₂进行捕集和封存,是未来实现“双碳”目标、保障能源安全和实现可持续发展的重要手段。钙基吸附剂因具有高CO₂吸附容量、价格低、脱碳效率高、对设备污染少等优点,在高温吸附领域显示出广阔的应用前景,但在多次吸附、再生循环过程中容易烧结、循环稳定性差。针对稳定性良好的Zr掺杂改性钙基吸附剂,探究操作温度和操作气氛等操作条件对吸附性能的影响。利用热重分析仪(TGA)进行了5种操作条件下吸附性能评价,同时采用SEM、CO₂-TPD、XRD等进行表征。结果表明：吸附温度在650℃,脱附温度为700℃,吸附氛围为30%CO₂/70%N₂时改性吸附剂性能最好,且经过20次吸脱附循环后没有明显变化。在其他操作条件一定的情况下,随着脱附温度的升高,吸附性能降低,烧结现象更显著;随着CO₂浓度的增加,评价后样品的粒径逐渐增大。与CaO相比,Zr掺杂改性吸附剂的中强碱性位更强。     

Mg/Y改性Ca基吸附剂强化吸附CO2试验

在碳中和背景下,CO₂捕集与封存技术的开发与应用刻不容缓。Ca基吸附剂对CO₂捕集能力强、吸附量高,是良好的碳捕集吸附剂,但其循环性能有待提升。为提升Ca基吸附剂的循环性能,采用溶胶凝胶自蔓延燃烧法制备镁/钇(Mg/Y)改性Ca基吸附剂,利用XRD/SEM等手段对其进行表征,通过热重仪和固定床在700℃高温下进行循环吸附试验,考察了改性Ca基吸附剂的吸附性能与循环稳定性。结果表明,Mg掺杂Ca基吸附剂中,Ca与Mg质量比为8∶2时吸附剂性能最佳,第1次循环中CO₂吸附量高达0.60 g/g(以吸附剂计),15次循环后衰减至0.49 g/g,优于未掺杂Ca基吸附剂。对Mg和Y掺杂Ca基吸附剂的研究表明,Ca/Mg吸附剂的初始吸附量高于Ca/Y吸附剂,但Ca/Y吸附剂的循环性能明显提升。保持吸附剂中CaO质量分数为80%,比较双掺杂(Ca/Mg/Y)和单一掺杂(Ca/Mg、Ca/Y)改性Ca基吸附剂的吸附性能和循环性能。结果表明,初始吸附量最高的为Ca/Mg吸附剂,达0.60 g/g, 5次循环后衰减至0.54 g/g左右,...     

掺杂Ce、Zr对CO2钙基吸附剂循环特性的影响

利用湿法混合-煅烧法将元素Ce、Zr掺杂到CO₂钙基吸附剂中,利用热重分析仪(TGA)研究了24种改性钙基吸附剂吸附CO₂的循环特性。研究发现:CeO₂散布在CaO晶粒之间可抑制晶粒融合,对吸附剂烧结有一定的阻碍作用;CeO₂可明显提高吸附剂在扩散控制阶段对CO₂的吸附速率,原因在于CeO₂中丰富的氧空位可促进CO₂以离子迁移的方式穿过表面产物层到达内部与CaO反应;吸附剂中CeO₂含量越高,稳定性越强;ZrO₂与CaO高温化合成具有高塔曼温度的CaZrO₃,均匀分散在CaO晶粒间,构成稳固的支撑骨架,有效抑制了吸附剂烧结。     

气氛对氧化物吸附气相砷的影响及机理分析

燃煤是有害重金属砷进入大气环境的主要途径,通过矿物质氧化物吸附气相砷是炉内控制砷减排的有效方式。但燃煤烟气中含有大量酸性气体,包括CO_2、HCl、SO_2等,会与矿物质氧化物结合,占据吸附剂活性位点,减少气相砷的吸附容量。为了探究烟气中不同酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响特性,选取燃煤飞灰中部分矿物质氧化物CaO、MgO、Fe_2O_3为吸附剂,在两段式固定床反应器中开展700/900℃模拟烟气气氛、O_2/CO_2气氛及含有HCl、SO_2气氛的模拟烟气条件下氧化物吸附气相砷试验。样品吸附砷含量经HCl酸液提取后由原子荧光光度计测量,吸附剂比表面积和孔隙结构特性由BET分析获得,样品微观形貌经SEM分析获得。结果表明,CaO对气相砷的吸附效果最好,其次是MgO,900℃模拟烟气中CaO和MgO吸附气相砷量高于700℃烟气,而Fe_2O_3在700℃吸附气相砷较多。O_2/CO_2气氛下,MgO和CaO对气相砷的吸附量少于相应燃烧气氛,而Fe_2O_3的气相砷吸附量高于模拟烟气气氛。酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响与温度和氧化物种类有关:O_2/CO_2气氛对CaO和MgO吸附气相砷起抑制作用,对Fe_2O_3起促进作用;烟气中HCl抑制CaO吸附气相砷,对MgO和Fe_2O_3吸附气相砷在700℃表现为抑制作用,在900℃时为促进作用;烟气中SO_2对CaO和MgO起抑制作用,对Fe+2O_3无明显影响。CaO、MgO和Fe_2O_3对气相砷以化学吸附为主,Fe_2O_3比表面积最大,对气相砷吸附作用最弱。     

Al2O3/Fe2O3吸附剂脱除硫化氢的性能

采用共沉淀法制备了氧化铝改性的氧化铁吸附剂,并采用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)技术对吸附剂进行了表征。在固定吸附床上,考察了制备条件及吸附条件对吸附剂脱除硫化氢性能的影响。结果表明,引入氧化铝能显著提高氧化铁对硫化氢的吸附净化能力。氧化铁与氧化铝质量比为1∶0.5,造孔剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)质量分数为2%,焙烧温度500℃时,采用共沉淀法的负载氧化铝吸附剂的吸附效果最好。在气速20 mL/min,吸附温度80℃时,脱硫率和穿透硫容可分别达到99.3%和105 mg/g,其穿透硫容比未经改性的活性氧化铁提高了49.8 mg/g。