负载金属催化剂活性炭用于烟气脱硫
大量的研究表明, 某些金属化合物对SO2 氧化为SO3 的反应具有催化作用, 改性活性炭作为一种孔结构和表面结构丰富的材料, 本身对SO2 氧化、NOx 还原等反应具有催化性能, 同时又是很好的催化剂载体。
Klinik 等在活性炭上负载Co、Ni 和Mn 等金属化合物, 发现这些金属在活性炭表面生成的Co(OH) 2,Ni(OH)2,MnO 2 微晶增强了活性炭材料的脱硫活性。
刘守军等对炭载金属脱硫剂做了详细深入的研究。他们通过炭载CuO、K2O 及CaO 等十几种金属氧化物制成的脱硫剂吸附SO2 的TPD 实验, 得出炭载氧化铜脱硫剂对SO 2 的吸附硫容最大。其机理为: 气相中的SO2 被CuO/A C 上的铜位吸附成为吸附态SO 2, 然后被氧化态铜位氧化为吸附态SO 3, 而氧化态铜位本身被还原为还原态铜位; 在气相O2存在下, 还原态铜位极易氧化为氧化态铜位形成的吸附态SO3 与邻近的氧化态铜位结合形成CuSO4。
如无气相O2 存在, 还原态铜位因无法及时氧化更新, 与吸附态SO3 结合形成Cu2SO 4, 从而大大降低CuO/A C 对SO 2 的吸附量。
将CuO/AC 用于烟气脱硫, 发现CuO/AC 在温度120～ 250 ℃的范围内显示出较高的脱硫活性。烟气的出口温度一般在130～ 350 ℃, 而活性炭基金属催化剂的催化作用一般在大于100 ℃的温度条件下发生, 因而对活性炭表面负载金属的研究对烟气脱硫更有实际意义。
负载金属催化剂活性炭有以下优点: 活性炭是一种惰性物质, 可用于有酸、碱参与的催化反应; 活性炭在较高的温度下可以保持结构形态稳定性; 催化剂失活后, 可通过燃烧活性炭而回收金属; 活性炭的高比表面和孔隙结构可使活化相得到高分散状态, 有效地减少了缩聚和凝结。负载金属催化剂的活性炭在炭法脱硫应用方面具有高选择性、减少反应步骤、降低成本等特点。
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