高效海水煙氣脫硫中改性沸石催化劑的研究.pdf

1、隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，我國SO2排放量逐年下降，到2010年止我國SO2排放總量下降12.45％，完成了“十一五”規(guī)劃綱要確定的約束性指標(biāo)?？偨Y(jié)“十一五”規(guī)劃期間SO2減排工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)率高達(dá)66％。因此，面對(duì)“十二五”規(guī)劃綱要中SO2減排新的挑戰(zhàn)，需要對(duì)現(xiàn)有的脫硫技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并提出創(chuàng)新，提高SO2脫除率。
　　 我國采用脫硫技術(shù)主要為燃燒后脫硫，燃燒后脫硫技術(shù)中，海水煙氣脫硫技術(shù)因其無二次污染，成本

2、低等優(yōu)勢(shì)，在沿海地區(qū)已有一定的應(yīng)用。由于海水對(duì)SO2的吸收平衡限制，以及吸收后海水恢復(fù)階段新鮮海水使用量和曝氣池面積較大，限制了海水煙氣脫硫技術(shù)的應(yīng)用范圍，對(duì)高濃度SO2煙氣脫除率差強(qiáng)人意。
　　 本論文以天然斜發(fā)沸石為載體，通過浸漬法、沉淀法等方法負(fù)載鐵的氧化物，制備海水煙氣脫硫吸收塔用催化填料。通過改性，使得沸石在低pH值下對(duì)S(Ⅳ)具有較高的催化氧化性能，提高海水脫硫效果，降低吸收塔出口海水中S(Ⅳ)濃度，減低后續(xù)海水恢復(fù)

3、系統(tǒng)的負(fù)荷，為海水煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用于脫除煙氣中高濃度SO2提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。
　　 以不同鐵和錳的無機(jī)鹽為前軀體，使用浸漬法、沉淀法及錳鐵共同浸漬的方法制備改性沸石催化劑，評(píng)價(jià)不同焙燒溫度、焙燒氣氛等制備的改性沸石催化劑在不同反應(yīng)溫度下的活性，并通過XRD、SEM、TG-DTA、BET、TPD和TPR等手段對(duì)改性沸石催化劑的物化性質(zhì)進(jìn)行表征分析。并結(jié)合表征結(jié)果和活性評(píng)價(jià)結(jié)果，推測(cè)沸石催化劑存在條件下吸收塔中海水吸收SO2反

4、應(yīng)途徑。
　　 從結(jié)果可以看出，經(jīng)過浸漬法和沉淀法改性后的沸石催化劑對(duì)海水脫硫效果都有一定的提高，但其對(duì)S(Ⅳ)的氧化性能沒有明顯改善。而錳鐵共浸漬改性后的沸石催化劑對(duì)脫硫率和S(Ⅳ)氧化率都有明顯提高。
　　 對(duì)350-Fe-Clin在液相中催化評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在pH為6左右時(shí)，S(Ⅳ)的氧化主要是非催化氧化，當(dāng)pH值降低時(shí)，非催化氧化速率也降低。pH值降至3以下時(shí)，改性沸石催化劑的催化氧化作用逐漸明顯。
　　

5、通過XRD和BET分析，發(fā)現(xiàn)改性后的沸石催化劑并未改變沸石原有骨架結(jié)構(gòu)，催化劑的負(fù)載發(fā)生于沸石表面及孔道中。TG-DTA結(jié)果表示改性后的沸石催化劑對(duì)結(jié)晶水的吸附能力提高，且改性過程中部分無定型物發(fā)生轉(zhuǎn)化。SEM-EDS結(jié)果可知改性后沸石催化劑中Fe元素含量為4％(wt％)。
　　 程序升溫脫附結(jié)果顯示，對(duì)于浸漬鐵改性沸石催化劑，350-Fe-Clin對(duì)SO2的吸附能力最強(qiáng)，與活性評(píng)價(jià)結(jié)果相吻合。改變不同的吸收氣氛，發(fā)現(xiàn)350-F

6、e-Clin對(duì)SO2和O2吸附作用因吸附方式的不同而改變。在無內(nèi)外擴(kuò)散影響下，350-Fe-Clin對(duì)SO2的脫附活化能為19.85kJ/mol。在H2氣氛下進(jìn)行TPR，結(jié)果發(fā)現(xiàn)低溫焙燒后改性沸石催化劑中含有部分羥基化氧化鐵，隨著焙燒溫度升高，羥基化氧化鐵含量降低。
　　 綜合表征結(jié)果和活性評(píng)價(jià)結(jié)果，分析催化劑存在下海水吸收SO2反應(yīng)過程，通過非線性擬合和積分反應(yīng)器方程計(jì)算得350-Fe-Clin表觀活化能為-6.1kJ/mol