论文部分内容阅读
二氧化碳(CO2)既是导致地球温室效应的主要原因,同时又是重要的碳资源；将其捕集回收并加以利用或掩埋存储是行之有效的减排方法。我国70%的能源依赖于煤炭,由此,分离烟道气中的CO2是今后攻关的重点,而与CO2伴生的微量氮氧化物(NOx)杂质气体是生产高纯度乃至食品级CO2的重要障碍之一,其中NO最难脱除；吸附法是深度脱除CO2中微量NO的最佳方法。本论文目的是探索研究无氧和有氧条件下能够深度脱除CO2中的NO、同时具有循环使用性能的吸附剂,为NO吸附剂的工业化应用提供参考。NH3-TPD和吡啶吸附表征表明吸附剂载体对NO的吸附能力取决于其L酸强度,在考察的沸石和氧化物载体中HZSM-5和ZrO2的L酸性较强,能将N2中的150～200 ppmNO脱至0.1 ppm以下；金属载量为4wt%的Fe、Mn、Ni、Co、Cu、Ce氧化物改性HZSM-5(nSiO2/nAl2O3=25)都能将NO脱至0.1 ppm以下；其中Ni/HZSM-5(25)对NO的精脱能力最强,相同条件下,穿透吸附量是HZSM-5(25)的6倍；Ni负载量为4wt%时,吸附剂性价比最高,Ni离子对NO的吸附利用率与载体的孔径大小成正比；低温和O2有利于提高吸附量,CO2则相反：400～500℃下吸附剂可用氮气吹扫再生。Ni、Co、Cu、Mn/HZSM-5(25)都能将CO2中微量NO深度脱至0.1 ppm以下。无氧条件下,吸附量Co>Ni>Cu>Mn;有氧条件下,Co>Cu>Mn>Ni,吸附性能优于Fe-Mn氧化物(目前报道氧化吸附NO最佳)。通过原位红外表征,发现Mn/HZSM-5(25)对NO和CO2的吸附比Ni/HZSM-5(25)弱,但更适合NOx的吸附存储。四种吸附剂再生温度都在400℃左右,Co、Cu/HZSM-5(25)脱附的NO比重较大,不利于脱附气后处理；Mn/HZSM-5(25)上NOx脱附温度最低,且Mn价格低廉,有利于工业化应用。运用XRF、N2吸附(BET)、XRD、FT-IR、SEM、UV-vis、UV-Raman、XPS、H2-TPR、NOx-TPD表征手段研究了离子交换法、等体积浸渍法和沉淀沉积法制备的Mn改性HZSM-5(25)对CO2中NO的氧化吸附性能与吸附剂结构、表面性质的关系；结果表明,等体积浸渍法制备的Mn/HZSM-5(25)对NO氧化吸附性能最佳,负载的氧化锰主要分布在载体孔内,活性组分Mn3O4对NO的氧化吸附性能高于Mn2O3和Mn2+离子,Mn3O4与ZSM-5孔道的协同作用是提高NO氧化吸附存储的关键。Mn/HZSM-5(25)的活化温度>300℃,500℃最佳；低温和高浓度O2有利于NO的氧化吸附,但NO氧化吸附受扩散的影响,抗水、抗硫性弱,500℃下采用干空气再生时,再生率达75%以上。