改性铋系光催化剂控制燃煤烟气汞的研究
发布时间：2021-09-08 12:10
我国作为世界能源大国之一,在能源的生产和消费过程中,煤炭扮演着重要的角色。各类燃煤企业在生产过程中排放出大量的烟气,烟气中含有重金属等污染物,其中烟气汞对人类的生活和身体健康造成了严重的威胁。我国人口密度大、能源需求高、工业生产中污染物排放等原因,烟气汞随大气进行传播,容易对生态环境造成不可逆,因此亟需研究开发脱除燃煤烟气汞的技术。光催化技术由于其具有高催化氧化性、环境可持续性等特点,在环境修复方面得到广泛的应用。由于传统的光催化剂禁带宽度比较大,电子-空穴易复合等缺点。新型的改性铋系光催化剂大大提高催化氧化的性能,内电场强,载流子分离效率高,光催化性能远高于常见纳米材料。本文通过掺杂负载、pH诱导、引入空位等手段分别对铋系光催化剂碘酸氧铋（BiOIO3）、碘氧铋（BiOI）、高碘氧铋（Bi5O7I）的催化氧化特性进行调控。通过水热法合成BiOIO3光催化剂,将石墨相氮化碳（g-C3N4）和二硫化钼（MoS2）与其进行掺杂负载;采用p...
【文章来源】：上海电力大学上海市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球汞沉积示意图
31绪论汞是联合国环境规划署确定的全球性污染物，其污染治理是全球共同的目标。我国针对污染物排放最多的燃煤企业，2011年底，颁布了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），首次明确提出燃煤电厂汞的排放浓度极限为0.03mg/Nm3。2011年12月16日，美国环保署（EPA）颁布了汞及其有害气体排放标准。2013年10月，中国及其他87个国家签署了《关于汞的水俣公约》，旨在进一步在全球人类的共同努力下减少汞的污染，2017年8月16日，《关于汞的水俣公约》正式生效[21]。1.1.3燃煤电厂中汞的形态转化煤燃烧过程中烟气中重金属汞进入大气的主要形态有三种：单质态汞（Hg0），氧化态汞（Hg2+）和颗粒态汞（Hgp）[22]。汞形态转化如图1-2所示，氧化态汞可以溶于水，因此能有效的被湿法烟气脱硫系统（WFGD）脱除，而颗粒汞可以被除尘器捕捉，例如静电除尘器（ESP）或袋式除尘器（FF）等，然而单质态汞既不溶于水也不容易被吸附，不能被微生物降解，不断富集在人体内，并转化为剧毒的金属有机化合物，对人类的身体健康造成直接或间接的危害[23]。图1-2燃煤电厂中汞形态转化示意图
51绪论机燃料；利用空穴的氧化性降解有机物等。因此本文利用光催化氧化的特点，将燃煤烟气中的难脱除的重金属气相单质汞进行氧化为容易脱除的氧化态汞。图1-3光催化机理：水分解，太阳能电池，污染物降解，CO2还原；CB和VB分别表示导带和价带[35].目前，用于光催化技术的光催化剂多为n型半导体的金属氧化物以及金属酸盐类物质，如TiO2、CdS、ZnO[36]等。在半导体光催化剂中，二氧化钛具有高活性、化学性质稳定、低成本等优点，被认为是具良好开发前景的光催化材料。除此之外，一些含铋元素的复合氧化物光催化剂（简称铋系光催化剂）受到越来越多人的关注，如BiOIO3[37]、BiOBr[38]、Bi5O7I[39]、BiOCl[40,41]、g-C3N4/BiOIO3[42,43]、MoS2/BiOIO3[44]，Bi2WO6[45]，因为铋系光催化剂的禁带宽度较窄，能够在可见光的照射激发下进行光催化氧化反应，从而成为非常具有潜力的可见光光催化剂。1.4铋系光催化剂光催化是光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。近年来，铋基材料受到越来越多的关注，此外通过对铋基光催化剂的改性，可以大幅度提高光催化性能。BiOX（X=Cl，Br，I）光催化剂已经被广泛研究，因为其优越的光学、电学和催化性能，并且是一种新的无机石墨烯型光催化剂，表现出优异的光催化活性，由于其独特的结构和适当的带隙，引起了全世界的广泛关注。
【参考文献】：
期刊论文
[1]活性氧自由基生成及传输对g-C3N4上NO光催化去除的影响:原位红外光谱与计算模拟结合法（英文）[J]. 李解元,颜萍,李康璐,岑望来,于晓巍,袁山东,楚英豪,王正明. 催化学报. 2018(10)
[2]燃煤烟气汞污染及其控制技术[J]. 翁青征. 节能与环保. 2016(09)
[3]大气汞来源、去向与形态分布研究概述[J]. 王立辉,严超宇. 现代化工. 2015(08)
[4]中国地区大气汞沉降速度研究[J]. 朱佳雷,王体健,王婷婷,Leiming Zhang. 生态毒理学报. 2014(05)
[5]汞的环境地球化学研究进展[J]. 冯新斌,陈玖斌,付学吾,胡海燕,李平,仇广乐,闫海鱼,尹润生,张华,朱伟. 矿物岩石地球化学通报. 2013(05)
[6]我国环境汞污染现状及其对健康的危害[J]. 许妍,陈永青. 职业与健康. 2012(07)
[7]静电除尘器和湿法烟气脱硫装置对烟气汞形态的影响与控制[J]. 胡长兴,周劲松,何胜,张乐,郑剑铭,骆仲泱,岑可法. 动力工程. 2009(04)
[8]燃煤烟气中汞脱除技术的研究进展[J]. 孟素丽,段钰锋,杨立国,王运军,黄治军. 锅炉技术. 2008(04)
[9]高汞煤燃烧过程中汞的析出规律试验研究[J]. 傅丛,连进京,姜英,白向飞. 洁净煤技术. 2007(06)
[10]大气汞的自然来源研究进展[J]. 王少锋,冯新斌,仇广乐,李仲根,魏中青. 地球与环境. 2006(02)
硕士论文
[1]水溶液中痕量汞的形态分析新方法研究[D]. 高忠本.广东工业大学 2012
本文编号：3390762
【文章来源】：上海电力大学上海市
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
全球汞沉积示意图
31绪论汞是联合国环境规划署确定的全球性污染物，其污染治理是全球共同的目标。我国针对污染物排放最多的燃煤企业，2011年底，颁布了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011），首次明确提出燃煤电厂汞的排放浓度极限为0.03mg/Nm3。2011年12月16日，美国环保署（EPA）颁布了汞及其有害气体排放标准。2013年10月，中国及其他87个国家签署了《关于汞的水俣公约》，旨在进一步在全球人类的共同努力下减少汞的污染，2017年8月16日，《关于汞的水俣公约》正式生效[21]。1.1.3燃煤电厂中汞的形态转化煤燃烧过程中烟气中重金属汞进入大气的主要形态有三种：单质态汞（Hg0），氧化态汞（Hg2+）和颗粒态汞（Hgp）[22]。汞形态转化如图1-2所示，氧化态汞可以溶于水，因此能有效的被湿法烟气脱硫系统（WFGD）脱除，而颗粒汞可以被除尘器捕捉，例如静电除尘器（ESP）或袋式除尘器（FF）等，然而单质态汞既不溶于水也不容易被吸附，不能被微生物降解，不断富集在人体内，并转化为剧毒的金属有机化合物，对人类的身体健康造成直接或间接的危害[23]。图1-2燃煤电厂中汞形态转化示意图
51绪论机燃料；利用空穴的氧化性降解有机物等。因此本文利用光催化氧化的特点，将燃煤烟气中的难脱除的重金属气相单质汞进行氧化为容易脱除的氧化态汞。图1-3光催化机理：水分解，太阳能电池，污染物降解，CO2还原；CB和VB分别表示导带和价带[35].目前，用于光催化技术的光催化剂多为n型半导体的金属氧化物以及金属酸盐类物质，如TiO2、CdS、ZnO[36]等。在半导体光催化剂中，二氧化钛具有高活性、化学性质稳定、低成本等优点，被认为是具良好开发前景的光催化材料。除此之外，一些含铋元素的复合氧化物光催化剂（简称铋系光催化剂）受到越来越多人的关注，如BiOIO3[37]、BiOBr[38]、Bi5O7I[39]、BiOCl[40,41]、g-C3N4/BiOIO3[42,43]、MoS2/BiOIO3[44]，Bi2WO6[45]，因为铋系光催化剂的禁带宽度较窄，能够在可见光的照射激发下进行光催化氧化反应，从而成为非常具有潜力的可见光光催化剂。1.4铋系光催化剂光催化是光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力，从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。近年来，铋基材料受到越来越多的关注，此外通过对铋基光催化剂的改性，可以大幅度提高光催化性能。BiOX（X=Cl，Br，I）光催化剂已经被广泛研究，因为其优越的光学、电学和催化性能，并且是一种新的无机石墨烯型光催化剂，表现出优异的光催化活性，由于其独特的结构和适当的带隙，引起了全世界的广泛关注。
【参考文献】：
期刊论文
[1]活性氧自由基生成及传输对g-C3N4上NO光催化去除的影响:原位红外光谱与计算模拟结合法（英文）[J]. 李解元,颜萍,李康璐,岑望来,于晓巍,袁山东,楚英豪,王正明. 催化学报. 2018(10)
[2]燃煤烟气汞污染及其控制技术[J]. 翁青征. 节能与环保. 2016(09)
[3]大气汞来源、去向与形态分布研究概述[J]. 王立辉,严超宇. 现代化工. 2015(08)
[4]中国地区大气汞沉降速度研究[J]. 朱佳雷,王体健,王婷婷,Leiming Zhang. 生态毒理学报. 2014(05)
[5]汞的环境地球化学研究进展[J]. 冯新斌,陈玖斌,付学吾,胡海燕,李平,仇广乐,闫海鱼,尹润生,张华,朱伟. 矿物岩石地球化学通报. 2013(05)
[6]我国环境汞污染现状及其对健康的危害[J]. 许妍,陈永青. 职业与健康. 2012(07)
[7]静电除尘器和湿法烟气脱硫装置对烟气汞形态的影响与控制[J]. 胡长兴,周劲松,何胜,张乐,郑剑铭,骆仲泱,岑可法. 动力工程. 2009(04)
[8]燃煤烟气中汞脱除技术的研究进展[J]. 孟素丽,段钰锋,杨立国,王运军,黄治军. 锅炉技术. 2008(04)
[9]高汞煤燃烧过程中汞的析出规律试验研究[J]. 傅丛,连进京,姜英,白向飞. 洁净煤技术. 2007(06)
[10]大气汞的自然来源研究进展[J]. 王少锋,冯新斌,仇广乐,李仲根,魏中青. 地球与环境. 2006(02)
硕士论文
[1]水溶液中痕量汞的形态分析新方法研究[D]. 高忠本.广东工业大学 2012
本文编号：3390762
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3390762.html
教材专著
