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活性炭负载Cu催化剂及其应用

发布时间:2020-05-20 浏览

在活性炭上负载CuO催化剂的研究也受到重视。在相同的实验条件下对负载AC上的CuO、Fe2O3和V2O5对于同时脱除烟气中的SO2、NO和HCI的性能进行了对比研究。SO2在金属氧化物上的催化过程包括三个阶段:SO2吸附形成亚硫酸盐、亚硫酸盐氧化形成硫酸盐、硫酸盐分解放出SO2。而且,在实验中CuO/AC仅仅作为吸附剂,并在实验中发现氧化铜在催化过程中生成了硫酸铜,使催化剂失活。

活性炭负载Cu催化剂及其应用

另外,有研究报道指出:AC作为催化剂载体在低温下具有较高的催化活性,并且酸处理能够提高其催化活性,促进AC上负载的活性物质的均匀分散。对此,针对CuO/AC对SO2的催化氧化作了相关研究,研究的结论指出:明显影响催化剂CuO/AC催化剂活性的因素包括酸处理过程、负载金属以及载体颗粒的尺寸。金属负载和酸处理的确能够提高材料的氧化活性,原因是这两个过程能够促进SO2的吸附和转移。因此,相对来说,载体物理性质(如孔结构)的影响小于AC表面化学性质的影响。

以活性炭为载体,CuO、ZnO和硝酸等为改性剂,采用等体积浸渍法制备了一系列吸附脱硫剂,采用静态吸附法和固定床动态吸附法,对脱硫剂在柴油吸附脱硫中的吸附性能进行了评价。

研究结果表明,活性炭基吸附剂能够有效地脱除柴油中的含硫化合物。改性后活性炭的吸附脱硫性能要好于活性炭原样(AC),活性炭负载CuO(CuO/AC)的脱硫性能要好于负载ZnO(ZnO/AC),活性炭混合负载CuO/ZnO(CuO- ZnO/AC)的脱硫性能与单独负载CuO或ZnO相差不大;活性炭经硝酸活化后再负载CuO(AC-N-A)的脱硫性能大大提高,其脱硫性能要好于直接负载CuO。活性炭负载CuO和ZnO主要脱除了柴油中的二苯并噻吩及其衍生物。

表面酸、碱性官能团的测定结果表明,所制备的脱硫剂表面碱性官能团的含量大于表面酸性官能团的含量。焙烧和硝酸活化对活性炭的比表面积、孔容和平均孔径的影响不大,其较佳孔径主要集中在20~30A之间。差热-热重分析表明,硝酸锌晶体与硝酸铜晶体受热到350℃基本分解为CuO和ZnO,活性炭在200~550℃之间受热稳定。

X射线衍射分析表明,脱硫剂CuO/AC在350℃下焙烧出现了Cu2O的衍射峰,这是C将部分CuO还原为Cu2O;在500℃和700℃下焙烧出现了单质Cu的衍射峰,这是C将部分Cu的氧化物还原为单质Cu;吸附脱硫后CuO/AC中Cu2O的衍射峰消失,这可能是Cu2O参与了硫的脱除;脱硫剂ZnO/AC中没有发现Zn以任何物相存在的衍射峰,这说明活性组分均匀分散在活性炭表面。

脱硫剂用于FCC柴油吸附脱硫评价的结果表明,脱硫剂CuO/AC、ZnO/AC、CuO-ZnO/AC和AC-N-A的吸附饱和硫容分别为0.587%、0.531%、0.596%和0.808%;

脱硫剂用于模型化合物吸附脱硫评价的结果表明,AC、CuO/AC、ZnO/AC和AC-N-A对噻吩的吸附饱和硫容分别为0.261%、0.325%、0.298%和0.470%,对苯并噻吩的吸附饱和硫容分别为1.076%、1.354%、1.251%和1.826%,脱硫剂能够选择性地吸附、脱除苯并噻吩。所制备的脱硫剂吸附饱和硫容的大小顺序为:AC-N-A>CuO-ZnO/AC>CuO/AC> ZnO/AC>AC。

静态吸附脱硫评价结果表明,在CuO负载量为4.0%、ZnO负载量为2.0%、油剂比为1.0、浸泡时间为2h及脱硫温度为80℃时,脱硫剂CuO/AC、ZnO/AC、CuO-ZnO/AC和AC-N-A的较大脱硫率分别为45.27%、44.40%、45.76%和60.95%。

固定床动态吸附脱硫评价的结果表明,在CuO负载量为4.0%,ZnO负载量为2.0%、焙烧温度为350℃、焙烧时间为2.0h、脱硫温度为80℃、空速为2.0h-1及油剂比为1.0时,脱硫剂CuO/AC、ZnO/AC和CuO ZnO/AC的较大脱硫率分别为46.98%、43.91%和47.82%;在CuO负载量为4.0%、焙烧温度为350℃、焙烧时间为2.0h、脱硫温度为100℃、空速为2.0h-1及油剂比为1.0时,脱硫剂AC-N-A的较大脱硫率为70.60%。

脱硫剂AC-N-A的再生研究结果表明,采用气体吹扫热再生和有机溶剂洗脱再生对失活后脱硫剂有一定的再生效果。

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