黃磷尾氣中汞、砷選擇性催化氧化淨化基礎研究

《黃磷尾氣中汞、砷選擇性催化氧化淨化基礎研究》是依託昆明理工大學，由王學謙擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：黃磷尾氣中汞、砷選擇性催化氧化淨化基礎研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：王學謙
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

汞和砷是工業尾氣中典型的重金屬污染物。黃磷尾氣富含CO，是優質的碳一化工原料氣，但其中的汞、砷等雜質的存在限制了該氣體作為碳一化工原料氣的使用，也造成嚴重的大氣污染。本研究採用氣固相催化氧化淨化的方法，以黃磷尾氣還原氣氛中單質汞、砷化氫為淨化對象，針對催化氧化中存在的氧含量低，磷、硫、氰等共存雜質種類性質複雜的淨化難題，研製一種新型選擇性儲氧催化劑，篩選對單質汞、砷化氫都具有催化活性的催化劑，並探索儲氧物質的引入在催化氧化過程中的互動作用及變化規律，系統研究催化氧化過程的最佳反應條件、熱力學動力學行為及催化劑的穩定性，以解決在不吸附/活化黃磷尾氣中的CO和低溫、微氧條件下，同時選擇性地催化氧化淨化單質汞、砷化氫的關鍵科學問題，闡釋還原氣氛下重金屬催化氧化淨化機理，研究形成的系統理論將為黃磷尾氣等含CO典型工業廢氣中汞、砷重金屬深度淨化提供理論依據和技術方法。

結題摘要

黃磷尾氣富含CO，是優質的碳一化工原料氣，但其中的汞、砷等雜質的存在限制了該氣體作為碳一化工原料氣的使用，也造成嚴重的大氣污染。本研究採用氣固相催化氧化淨化的方法，以黃磷尾氣還原氣氛中單質汞、砷化氫為淨化對象，針對催化氧化中存在的氧含量低，磷、硫、氰等共存雜質種類性質複雜的淨化難題，研製選擇性儲氧催化劑。項目進行了砷、汞的單獨去除實驗研究，以催化劑起活溫度低，高轉化率、高選擇性的原則，開發出了MnOx/TiO2、CCA、Mn-5A、Fe5Ce5Ti等具有針對性的脫汞和脫砷催化劑，根據研究結果，進行了砷、汞聯合去除的催化劑開發，完成了活性組分選擇、催化活性組分合成與表征、催化劑載體選擇、催化劑的製備研究，重點考察了催化劑在不補給氧（O2≤0.5%）和低溫（≤100℃）的條件下，對黃磷尾氣中Hg0、AsH3的選擇性催化氧化作用，並通過實驗數據結合密度泛函理論（DFT）計算得到了催化劑上脫砷和脫汞的反應機理，證明了CeO2對AsH3有較高的吸附能力，其次是Hg0，然而對CO沒有吸附能力，通過計算得到了Hg0和AsH3的反應途徑，驗證了鈰基催化劑脫除Hg0與AsH3的反應機理。採用催化氧化技術和本項目開發的新型催化劑淨化黃磷尾氣，能夠實現淨化後尾氣中Hg0濃度低於0.01mg/m3，AsH3組分濃度低於0.5mg/m3，研究形成的系統理論為黃磷尾氣等含CO典型工業廢氣中汞、砷重金屬深度淨化提供理論依據和技術方法。