改性氮化硼对重金属和细颗粒物前驱体的吸附特性研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nyhtstchhgxl
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在固体废物焚烧处理过程中,重金属会以气体形式直接逸出或富集在细颗粒物上随烟气排放到大气中造成环境污染,因此寻找有效去除重金属以及作为重金属富集载体的细颗粒物前驱体的方法对固体废物焚烧烟气的污染控制具有重要意义。本文以硼酸、三聚氰胺作为原料,硫脲作为硫源,对制备氮化硼材料的传统前驱体法进行改进,利用前驱体法和高温扩散改性法相结合的方法制备得到硫掺杂氮化硼(S-BN)吸附剂材料。利用自主搭建的吸附装置实验台探究S-BN对焚烧烟气中重金属的吸附特性以及对高温重金属烟气的吸附性能;以高温活化改性的氮化硼材料作为吸附剂,探究其对细颗粒物前驱体的吸附性能。本文的研究结果表明,实验制备得到的S-BN为表面具有棱状凸结构,纤维直径大小可达到纳米级,内部孔体积约为0.17 cm3/g~0.39 cm3/g,吸附层厚度为0.36 nm~0.55 nm,孔径分布在0.85 nm~284.39 nm,平均孔径为2.95 nm~4.19 nm,是典型的中介孔多孔材料。制备得到的S-BN中S含量为1.02mg/g~58.55mg/g,随着掺杂比的增加其中的S含量逐渐增加;高温煅烧5h、S的掺杂摩尔比为0.75下制得的S-BN比表面积最高为524.17m2/g。通过混合重金属烟气的吸附实验,S-BN在150℃~200℃时拥有最佳的吸附能力且对不同重金属的吸附存在一定差异性,对Pb具有明显的较佳的吸附性能。随着吸附温度的升高,吸附过程逐渐由物理吸附转化为化学吸附为主导。在800℃的高温条件下S-BN仍保持良好的吸附活性,S-BN对于重金属Pb和Zn表现出较为稳定的吸附能力,但对于重金属Cr的吸附效果不理想。通过高温活化改性BN和活性炭对烟气中细颗粒物前驱体吸附性能对比实验,发现两种吸附剂都对细颗粒前驱体有一定的吸附能力,但吸附能力远小于对重金属的吸附能力。活性炭在100℃时即表现为失活从而导致吸附量下降,而高温活化BN始终保持较好的吸附能力,在100℃温度下达到1.59mg/g的饱和吸附量。温度高于200℃后,高温活化BN的吸附能力明显下降但吸附量上下波动不大。吸附温度低于200℃的吸附过程以物理吸附为主,吸附温度高于200℃后的吸附过程以化学吸附为主。本实验的研究结果为焚烧烟气的高温吸附和焚烧烟气中细颗粒物与重金属的协同去除提供了一种新思路。
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