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?？偨Y“十一五”規(guī)劃期間SO2減排工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，技術進步貢獻貢獻率高達66％。因此，面對“十二五”規(guī)劃綱要中SO2減排新的挑戰(zhàn)，需要對現(xiàn)有的脫硫技術進行優(yōu)化改進，并提出創(chuàng)新，提高SO2脫除率。
　　 我國采用脫硫技術主要為燃燒后脫硫，燃燒后脫硫技術中，海水煙氣脫硫技術因其無二次污染，成本

2、低等優(yōu)勢，在沿海地區(qū)已有一定的應用。由于海水對SO2的吸收平衡限制，以及吸收后海水恢復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的應用范圍，對高濃度SO2煙氣脫除率差強人意。
　　 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

3、系統(tǒng)的負荷，為海水煙氣脫硫技術應用于脫除煙氣中高濃度SO2提供實驗數(shù)據(jù)和理論基礎。
　　 以不同鐵和錳的無機鹽為前軀體，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，評價不同焙燒溫度、焙燒氣氛等制備的改性沸石催化劑在不同反應溫度下的活性，并通過XRD、SEM、TG-DTA、BET、TPD和TPR等手段對改性沸石催化劑的物化性質(zhì)進行表征分析。并結合表征結果和活性評價結果，推測沸石催化劑存在條件下吸收塔中海水吸收SO2反

4、應途徑。
　　 從結果可以看出，經(jīng)過浸漬法和沉淀法改性后的沸石催化劑對海水脫硫效果都有一定的提高，但其對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脫硫率和S(Ⅳ)氧化率都有明顯提高。
　　 對350-Fe-Clin在液相中催化評價結果發(fā)現(xiàn)，在pH為6左右時，S(Ⅳ)的氧化主要是非催化氧化，當pH值降低時，非催化氧化速率也降低。pH值降至3以下時，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構，催化劑的負載發(fā)生于沸石表面及孔道中。TG-DTA結果表示改性后的沸石催化劑對結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％)。
　　 程序升溫脫附結果顯示，對于浸漬鐵改性沸石催化劑，350-Fe-Clin對SO2的吸附能力最強，與活性評價結果相吻合。改變不同的吸收氣氛，發(fā)現(xiàn)350-F

6、e-Clin對SO2和O2吸附作用因吸附方式的不同而改變。在無內(nèi)外擴散影響下，350-Fe-Clin對SO2的脫附活化能為19.85kJ/mol。在H2氣氛下進行TPR，結果發(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。
　　 綜合表征結果和活性評價結果，分析催化劑存在下海水吸收SO2反應過程，通過非線性擬合和積分反應器方程計算得350-Fe-Clin表觀活化能為-6.1kJ/mol