基于量子化學(xué)的碳基脫汞吸附劑反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、燃煤過程中煤中的汞會釋放，對人類生存和環(huán)境造成很大的破壞，已成為愈來愈受到關(guān)切的熱點(diǎn)問題。固體吸附劑越來越多的應(yīng)用于汞脫除，其中碳基吸附劑應(yīng)用最為廣泛。燃煤電廠中飛灰最為常見，未燃盡炭作為飛灰中主要汞吸附劑，吸附到飛灰中的汞在飛灰再利用的過程中經(jīng)熱處理時會進(jìn)行釋放，對環(huán)境造成污染。飛灰中的汞具有不同的化合物形態(tài)，不同形態(tài)的汞具有不同的熱穩(wěn)定性，但由于體系復(fù)雜，汞含量低等因素，使得實(shí)驗(yàn)研究較為復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定，因此可以從物質(zhì)的微觀角度

2、研究，了解其反應(yīng)特征。對于碳基吸附劑，其價格昂貴，越來越多的學(xué)者關(guān)注活性炭的改性研究，以增強(qiáng)吸附性能，但是其反應(yīng)路徑、反應(yīng)機(jī)理尚未有系統(tǒng)的研究。
　　研究燃煤電廠未燃盡碳表面鹵化汞的解吸反應(yīng)機(jī)理對于燃煤電廠飛灰的再利用具有重要的指導(dǎo)意義。本文利用量子化學(xué) B3PW91方法詳細(xì)研究了未燃盡炭表面汞化合物解吸反應(yīng)的微觀反應(yīng)機(jī)理。對反應(yīng)途徑上各個穩(wěn)定點(diǎn)的幾何構(gòu)型進(jìn)行優(yōu)化，頻率分析確定各幾何構(gòu)型的準(zhǔn)確可靠性。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算出298-15

3、00K溫度范圍內(nèi)各反應(yīng)的活化能、指前因子和反應(yīng)速率常數(shù)，分析比較各反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度的變化趨勢。
　　對未燃盡炭表面汞化合物解吸反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出298-1500K溫度范圍內(nèi)各反應(yīng)的吉布斯自由能值與焓值，分析各反應(yīng)的吸放熱性與反應(yīng)的自發(fā)性。結(jié)果表明，未燃盡炭表面汞化合物的解吸反應(yīng)較難自發(fā)進(jìn)行，需要提高溫度以及增加相關(guān)環(huán)境條件。
　　強(qiáng)氧化性物質(zhì)可能會改變固體吸附劑的吸附性，本文選用MnO2對活性炭進(jìn)行改性研究。