纖維負(fù)載CeO2-TiO2脫除燃煤煙氣汞的機(jī)理研究.pdf

1、隨著汞污染越來越引起人們的重視，燃煤電站作為大氣中人為汞排放污染的主要來源，國家對(duì)其汞的排放給予了嚴(yán)格的限制，最新火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)就規(guī)定，燃煤電廠汞及其化合物的排放不得高于0.03mg/m3。目前比較經(jīng)濟(jì)的汞控制方法是利用現(xiàn)有污染物裝置協(xié)同脫汞，研究表明，鈰基SCR催化劑CeO2/TiO2是一種能用于脫汞的高效脫硝催化劑，本文提出將鈰基催化劑CeO2/TiO2負(fù)載在耐高溫濾料用纖維上，以實(shí)現(xiàn)脫硝脫汞除

2、塵一體化。
　　在制備了纖維負(fù)載鈰基催化劑活性中心CeO2的樣品后，借助掃描電鏡實(shí)驗(yàn)(SEM)、單根纖維強(qiáng)度測(cè)試、熱重分析(TGA)、X射線衍射實(shí)驗(yàn)(XRD)和傅里葉紅外衰減全發(fā)射法(FTIR-ATR)等現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)進(jìn)行表征，研究發(fā)現(xiàn)，負(fù)載的CeO2破壞了P84纖維本身優(yōu)良的力學(xué)性能、耐高溫性能和阻燃性能，而PSA纖維負(fù)載CeO2后仍具有良好的耐高溫特性，力學(xué)性能雖有略微下降，但影響不明顯。CeO2在載體PSA纖維上有很好的分散性

3、，而在P84纖維表面出現(xiàn)了CeO2的結(jié)晶，不利于其催化作用的發(fā)揮，但CeO2均只是簡(jiǎn)單的負(fù)載在纖維上面。負(fù)載CeO2后，PSA纖維的各種理化特性以及纖維特性的保持均要優(yōu)于P84纖維。
　　在此基礎(chǔ)上，研究了燃煤煙氣汞在CeO2、CeO2/TiO2表面的吸附機(jī)理。采用密度泛函理論的不同方法LDA和GGA(PBE、PW91、WC和PBESOL)，分別對(duì)CeO2體相的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)值比較，以驗(yàn)證本文所選方法的可靠性。研究

4、表明，密度泛函理論計(jì)算結(jié)果精度在誤差范圍內(nèi)，計(jì)算方法可靠，GGA-PBESOL方法最符合計(jì)算需要。隨后，建立了CeO2、CeO2/TiO2表面的周期性表面模型，并進(jìn)行了弛豫分析，結(jié)果表明弛豫現(xiàn)象明顯，后續(xù)計(jì)算應(yīng)充分考慮表面弛豫的影響。
　　探討了Hg0在純CeO2表面、HCl和Hg0分別在CeO2/TiO2表面的吸附機(jī)理，結(jié)果表明:在HCl存在時(shí)，汞氧化遵循Langmuir-Hinshelwood機(jī)制，與在純CeO2表面吸附相比，

5、Hg0在CeO2/TiO2表面不僅有更強(qiáng)的物理吸附，還有化學(xué)吸附，汞氧化遵循Mars-Maessen機(jī)制。
　　研究了氧化態(tài)汞HgCl和HgCl2在基底CeO2/TiO2表面的反應(yīng)機(jī)理，結(jié)果表明:HgCl在CeO2/TiO2表面的15種吸附活性位構(gòu)型中，只有一種是穩(wěn)定且可以發(fā)生的，其吸附能為-2.976eV，屬于化學(xué)吸附，且吸附作用較強(qiáng)，鍵布居分析顯示，吸附過程中有氯鈰鍵形成。HgCl2在CeO2/TiO2表面有10種吸附活性位構(gòu)