活化粉煤灰制备脱硫剂载体的研究

论文摘要

目前粉煤灰已经成为我国排放量最多的固体废弃物之一,大量的粉煤灰到处堆放,不仅占用了大量的土地,而且造成了严重的生态环境污染。因此,开辟新的利用方式,提高其资源化利用率是解决粉煤灰堆存污染的根本途径。粉煤灰具有发达的孔隙和较大的比表面积,本身是一种很好的吸附剂,并且含有大量的铝、硅、铁等,而这些元素是催化剂及其载体常用的组分。S02是煤燃烧释放的一种大气污染物,我国作为燃煤大国,对脱硫技术有强烈的需求。如能将粉煤灰制备成高比表面的脱硫剂载体用于烟气脱硫,可起到“以废治废”的效果,同时将产生良好的环境、社会和经济效益。而目前开发的粉煤灰制脱硫剂技术由于脱硫剂性能较差,影响了其工业化应用,因而开发高效的新型脱硫剂是粉煤灰在烟气脱硫领域进行工业化利用的基础。粉煤灰主要由莫来石等聚合度很高的惰性玻璃体组成,其反应活性很差,因而,要对粉煤灰资源化利用,首先要对其进行活化。本文采用煅烧的方法对粉煤灰进行活化,考察了添加NaOH和Na2C03助剂对粉煤灰煅烧活化的影响,并采用扫描电镜、热重-差热和X衍射光谱对粉煤灰进行了形貌、相态变化等表征。找出了粉煤灰活化的最佳方法和最佳条件,并对其活化机理进行了深入的分析。经过活化后的粉煤灰,其中的铝、硅相都可以直接加以利用。首先采用酸法和碱法两种方法制备活性载体,然后将其负载上活性组分进行烟气脱硫活性评价,最后筛选出活性较好的几种催化剂载体,并对其进行XRD的相态分析,以获得较佳的脱硫剂载体制备的工艺技术路线。经过上述研究,得出以下结论：（1）粉煤灰活化的整个过程其实就是粉煤灰中高聚合度玻璃体和结晶体的解聚过程。在低温（＜600℃）下,NaOH对聚合物的解聚有明显的促进作用,而在高温（＞600℃）下,Na2C03的解聚作用更为显著。在以NaOH和Na2C03混合助剂的作用下,当粉煤灰的煅烧温度从400℃升至700℃时,氧化铝的溶出率急剧增加,在700℃时,氧化铝的溶出率达到95%左右。（2）从活化粉煤灰中通过盐酸或NaOH浸取出其中的氧化铝,并利用NaOH或氨水为沉淀剂,通过控制pH值,制备成γ-A1203以及含有γ-A1203的硅铝复合载体,通过负载活性组分CuO并进行脱硫活性评价,筛选出有一定脱硫活性的的载体。（3）以粉煤灰为原料通过添加MgO制备粉煤灰基体,在其上涂覆γ-A1203制备成复合载体,通过负载活性组分CuO并进行脱硫活性评价,获得了良好的脱硫效果,其硫容SC80可达0.35g S/10g载体。由此,得出脱硫剂载体制备的较佳工艺技术路线。本论文开发出低温高效的粉煤灰活化技术,得到性能优越的脱硫剂载体的制备工艺,为粉煤灰的高值高效利用提供了一条新途径。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述和研究背景
• 1.1 引言
• 1.2 粉煤灰概述
• 1.2.1 粉煤灰的理化性质
• 1.2.2 粉煤灰的危害
• 1.2.3 粉煤灰的国内外综合利用现状
• 1.2.4 粉煤灰利用的发展趋势
• 1.2.5 粉煤灰用于烟气脱硫的国内外研究现状
• 1.3 粉煤灰活化方法简介
• 2对环境的危害及其控制'>1.4 SO₂对环境的危害及其控制
• 2控制技术'>1.5 燃煤烟气中SO₂控制技术
• 1.6 选题依据及研究思路
• 第二章 实验及其主要测试方法
• 2.1 催化剂载体的制备
• 2.2 脱硫活性评价
• 2.2.1 模拟烟气配制
• 2.2.2 脱硫活性评价装置
• 2.3 脱硫活性评价指标
• 2.4 实验各样品表征
• 2.4.1 扫描电镜（SEM）
• 2.4.2 热重（TG）
• 2.4.3 X射线粉末衍射（XRD）
• 第三章 粉煤灰活化方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 粉煤灰处理
• 3.2.3 粉煤灰活性评价方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 活化对粉煤灰中铝浸出率的影响
• 3.3.2 活化方法优化工艺研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 粉煤灰活化机理研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 扫描电镜（SEM）
• 4.3.2 热重（TG）
• 4.3.3 X射线粉末衍射（XRD）
• 4.4 本章小结
• 第五章 催化剂载体的制备方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 粉煤灰制脱硫剂载体
• 5.2.2 载CuO脱硫催化剂的制备
• 5.2.3 脱硫剂的活性评价
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 粉煤灰制备烟气脱硫剂载体的工艺
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式