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铁掺杂对于二氧化锰催化剂表面吸附机理的理论研究*

2021-07-02任富忠潘开进王天浩

材料研究与应用 2021年2期

任富忠,冯 伟,潘开进,王天浩

铜仁学院 材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300

燃煤烟气排放时携带的重金属汞是大气汞污染的主要来源之一,汞在生态系统中的循环会对人类健康造成严重的伤害[1-2].煤燃烧过程中释放汞的主要途径有以下三个[3]:颗粒态汞、氧化态汞和单质汞.由于Hg0具有挥发性强、微溶于水且化学性质相对稳定的特性,难以采用常规的液相吸收方法去除.目前常用的Hg0的处理方法主要是:先采用选择性催化氧化脱汞法(SCR)工艺,将其先氧化为易溶于水的Hg2+,然后再液相吸收去除.催化氧化反应进行时主要涉及反应物间的电荷转移,这就需要脱汞催化剂的活性成分必须是具有活性较高的d电子或s电子才行,金属锰和金属铁外层分别具有7个活性电子和8个活性电子,使它们在催化氧化反应过程中可通过不同价态之间的转换实现电荷的转移,使其可与烟气中的氧配合完成Hg0向Hg2+的转换.在锰的氧化物中,MnO2因具有较高的汞脱除效率、较好的再生能力及不易失活等优点而备受关注[4-6].Fe2O3也由于具有易得、易分离、成本低及无二次污染等优点,在烟气脱汞领域中备受重视[7-9].煤炭中赋存的氯元素有助于Hg0的吸附氧化脱除[10-11],Hg0吸附在氯化活性位上并被不完全氧化成HgCl,气相HgCl可以进一步被氯化活性位完全氧化成HgCl2.

尽管已有众多的锰基催化剂被验证有良好的脱汞效果,但是对其脱汞机理的研究尚不全面,而采用计算机模拟的方法可以为……

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