負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 的反應具有催化作用, 改性活性炭作為一種孔結構和表面結構豐富的材料, 本身對SO2 氧化、NOx 還原等反應具有催化性能, 同時又是很好的催化劑載體。
Klinik 等在活性炭上負載Co、Ni 和Mn 等金屬化合物, 發現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 實驗, 得出炭載氧化銅脫硫劑對SO 2 的吸附硫容最大。其機理為: 氣相中的SO2 被CuO/A C 上的銅位吸附成為吸附態SO 2, 然后被氧化態銅位氧化為吸附態SO 3, 而氧化態銅位本身被還原為還原態銅位; 在氣相O2存在下, 還原態銅位極易氧化為氧化態銅位形成的吸附態SO3 與鄰近的氧化態銅位結合形成CuSO4。
如無氣相O2 存在, 還原態銅位因無法及時氧化更新, 與吸附態SO3 結合形成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, 發現CuO/AC 在溫度120～ 250 ℃的范圍內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 ℃的溫度條件下發生, 因而對活性炭表面負載金屬的研究對煙氣脫硫更有實際意義。
負載金屬催化劑活性炭有以下優點: 活性炭是一種惰性物質, 可用于有酸、堿參與的催化反應; 活性炭在較高的溫度下可以保持結構形態穩定性; 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構可使活化相得到高分散狀態, 有效地減少了縮聚和凝結。負載金屬催化劑的活性炭在炭法脫硫應用方面具有高選擇性、減少反應步驟、降低成本等特點。
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