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zui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。
