含Cl/Br废弃物衍生吸附剂脱汞及其反应机理研究

发布时间：2021-07-03 03:07

　　燃煤电站被认为是我国最大的人为汞排放源之一,而燃煤烟气中汞的排放控制难点在于如何控制单质汞（Hg⁰）的排放。目前活性炭喷射技术（ACI）被认为是脱除燃煤烟气中汞最为有效的方法,但是原始活性炭对Hg⁰的脱除效果不佳,导致喷射过程中的C/Hg比较高。基于此,大量学者采用含Cl/Br的化学试剂对原始活性炭进行浸渍改性以期提高其脱汞性能,但是浸渍改性会消耗大量的化学试剂且改性步骤繁琐耗时,这使得ACI的发展受到限制。针对这一问题,本文提出以城市固体废弃物（木竹、PVC塑料和溴系阻燃塑料）为原料,采用一步共热解法制备Cl/Br改性生物焦脱汞吸附剂的新思路,其中生物焦的性质与活性炭类似但其成本远低于活性炭,因此该方法有望从活性组分、碳基材料和制备方法三方面降低吸附剂成本。本文首先探究了PVC强化生物焦脱汞性能的可行性。共热解过程中引入PVC会造成含Cl生物焦孔道结构的堵塞,生物焦的比表面积和孔容积也相应降低,PVC中的Cl以KCl和C-Cl官能团的形式被固定在生物焦中,这有利于减少PVC在热解过程中Cl的释放。共热解过程中PVC的引入可以大幅提高生物焦的... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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华中科技大学博士学位论文50覆盖膜，这使得T6W1B2的比表面积和孔容积显著降低。EDX分析用于鉴定生物焦表面的元素组成及相对含量，多次测量取平均值可知：T6W1B1和T6W1B2表面的Br原子含量分别为10.65%和24.18%，而T6W10B0表面并没有检测到Br的存在，说明在溴系阻燃塑料和木竹共热解过程中，Br被成功地加载到Br-Biochar上，且溴系阻燃塑料的添加比例越高，吸附剂中的Br含量越高。图3-2吸附剂的微观形貌:(a)T6W10B0,(b)T6W1B1和(c)T6W1B23.3.3晶体结构和物相组成图3-3所示为原始生物焦T6W10B0和含Br生物焦（T5W1B1、T6W1B1、T7W1B1）的XRD图谱。从图中可以看出，T6W10B0的XRD图谱主峰与SiC的衍射峰对应（标准卡片号：00-049-1623）。不同于T6W10B0，Br-Biochar中的SiC衍射峰消失而SiO2衍射峰（标准卡片号：01-070-2537）出现。众所周知，生物质中本来就含有C和SiO2，T6W10B0中SiC的存在可能是由于热解过程中C和SiO2发生化学反应[96,97]，反应式描述如下：SiO2+3C=SiC+2CO(3-6)SiO2+C=SiC+CO2(3-7)值得指出的是，溴系阻燃塑料的添加抑制了两种化学反应的发生，此时C可能与其它物质发生反应而非SiO2。这一结果表明，共热解过程中溴系阻燃塑料和生物质存在交互作用，改变了生物质单独热解的反应路径。此外，XRD图谱中并未检测到含Br化合物的存在，这可能因为含Br物质以无定形结构存在且较好地分散在生物焦中，另一种可能是生物焦中含Br物质的晶体结构太弱，低于仪器检测值。(a)(b)(c)


本文编号：3261738