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在煤燃烧条件下,硒主要以元素态(Se)和氧化态(SeO2)形式存在。元素态硒易附着在颗粒物上,现有的空气污染控制装置,如静电除尘器和湿法烟气脱硫系统,均能有效地去除元素态硒;SeO2的高挥发性以及其以水蒸气形式存在的特性,使得常规的空气污染控制装置很难控制SeO2的排放。由于硒酸盐对环境的影响较小,并且是自然环境中硒的最稳定的氧化形式,将SeO2氧化为硒酸盐是一种很有前途的去除SeO2的方法。本研究主要利用类芬顿催化剂在鼓泡反应器中利用催化氧化SeO2,实现Se4+向Se6+的高效转化,解决目前SeO2难以被烟气污染控制设备去除的难题。
本文的主要研究成果如下:
(1)通过水热合成法制备出铁基类芬顿催化剂Fe3-xCrxO4,利用采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征。
(2)在反应装置中进行模拟烟气中的SeO2氧化去除的研究,讨论了催化剂中Cr含量、H2O2投加量、Fe3-xCrxO4投加量、pH值、温度及不同烟气组分对处理效果的影响。结果表明,在Fe3-xCrxO4中代表Cr在公式中的x值为0.6、Fe3-xCrxO4用量为1g·L-1、H2O2浓度为5mmol·L-1、反应温度为50℃、溶液pH为5.6的最佳实验条件下,SeO2平均去除率达到88.5%。此外,高浓度的SO2和NO由于与SeO2的竞争作用从而抑制了SeO2的去除,而较低浓度的NO则略微促进了SeO2的去除。通过连续实验对催化剂的稳定性进行了测试,经过5次催化剂循环后,SeO2的去除率保持在83%,证明了Fe3-xCrxO4的可回收性较高。
(3)利用叔丁醇对羟基自由基(·OH)进行淬灭实验,证实了起到氧化作用的主要是·OH。绝大多数的H2O2在催化剂表面与Fesurf2+/Fesurf3+和Crsurf2+/Crsurf3+氧化还原对发生反应,并分解成为具有强氧化性的羟基自由基(OH)与SeO2反应,达到去除SeO2的目的。利用XPS对产物进行分析,证实了Se4+被氧化为Se6+。
(4)在鼓泡反应器中利用类芬顿反应实现了SeO2的去除,通过改变催化条件提升了SeO2的去除效率。根据表征结果和相关文献,初步推测了SeO2与非均相类芬顿试剂的反应机理。研究结果将为芬顿类试剂脱除SeO2提供一种新方法。
本文的主要研究成果如下:
(1)通过水热合成法制备出铁基类芬顿催化剂Fe3-xCrxO4,利用采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行了表征。
(2)在反应装置中进行模拟烟气中的SeO2氧化去除的研究,讨论了催化剂中Cr含量、H2O2投加量、Fe3-xCrxO4投加量、pH值、温度及不同烟气组分对处理效果的影响。结果表明,在Fe3-xCrxO4中代表Cr在公式中的x值为0.6、Fe3-xCrxO4用量为1g·L-1、H2O2浓度为5mmol·L-1、反应温度为50℃、溶液pH为5.6的最佳实验条件下,SeO2平均去除率达到88.5%。此外,高浓度的SO2和NO由于与SeO2的竞争作用从而抑制了SeO2的去除,而较低浓度的NO则略微促进了SeO2的去除。通过连续实验对催化剂的稳定性进行了测试,经过5次催化剂循环后,SeO2的去除率保持在83%,证明了Fe3-xCrxO4的可回收性较高。
(3)利用叔丁醇对羟基自由基(·OH)进行淬灭实验,证实了起到氧化作用的主要是·OH。绝大多数的H2O2在催化剂表面与Fesurf2+/Fesurf3+和Crsurf2+/Crsurf3+氧化还原对发生反应,并分解成为具有强氧化性的羟基自由基(OH)与SeO2反应,达到去除SeO2的目的。利用XPS对产物进行分析,证实了Se4+被氧化为Se6+。
(4)在鼓泡反应器中利用类芬顿反应实现了SeO2的去除,通过改变催化条件提升了SeO2的去除效率。根据表征结果和相关文献,初步推测了SeO2与非均相类芬顿试剂的反应机理。研究结果将为芬顿类试剂脱除SeO2提供一种新方法。