負載金屬催化劑活性炭用于煙氣脫硫
大量的研究表明,某些金屬化合物對SO2氧化為SO3的反應具有催化作用,改性活性炭作為一種孔結構和表面結構豐富的材料,本身對SO2氧化、NOx還原等反應具有催化性能,同時又是很好的催化劑載體。
Klinik等在活性炭上負載Co、Ni和Mn等金屬化合物,發現這些金屬在活性炭表面生成的Co(OH) 2,Ni(OH)2,MnO 2微晶增強了活性炭材料的脫硫活性。
劉守軍等對炭載金屬脫硫劑做了詳細深入的研究。他們通過炭載CuO、K2O及CaO等十幾種金屬氧化物制成的脫硫劑吸附SO2的TPD實驗,得出炭載氧化銅脫硫劑對SO 2的吸附硫容zui大。其機理為:氣相中的SO2被CuO/A C上的銅位吸附成為吸附態SO 2,然后被氧化態銅位氧化為吸附態SO 3,而氧化態銅位本身被還原為還原態銅位;在氣相O2存在下,還原態銅位極易氧化為氧化態銅位形成的吸附態SO3與鄰近的氧化態銅位結合形成CuSO4。
如無氣相O2存在,還原態銅位因無法及時氧化更新,與吸附態SO3結合形成Cu2SO 4,從而大大降低CuO/A C對SO 2的吸附量。
將CuO/AC用于煙氣脫硫,發現CuO/AC在溫度120～250℃的范圍內顯示出較高的脫硫活性。煙氣的出口溫度一般在130～350℃,而活性炭基金屬催化劑的催化作用一般在大于100℃的溫度條件下發生,因而對活性炭表面負載金屬的研究對煙氣脫硫更有實際意義。
負載金屬催化劑活性炭有以下優點:活性炭是一種惰性物質,可用于有酸、堿參與的催化反應;活性炭在較高的溫度下可以保持結構形態穩定性;催化劑失活后,可通過燃燒活性炭而回收金屬;活性炭的高比表面和孔隙結構可使活化相得到高分散狀態,有效地減少了縮聚和凝結。負載金屬催化劑的活性炭在炭法脫硫應用方面具有高選擇性、減少反應步驟、降低成本等特點。
