SCR催化剂对燃煤烟气汞的吸附反应机理研究

论文摘要

汞作为一种非常重要的全球性的污染物而备受关注,即使在浓度很低的情况下,也具有相当大的毒性,对生态环境会造成严重的破坏。而恰恰在煤燃烧中产生的众多的污染物中,人们对汞的排放规律和抑制机理的探索和认识最为浅薄。SCR催化剂氧化脱汞因其利用现有的燃煤电站SCR烟气脱硝系统,在多种污染物联合脱除方面有重大意义。本文对燃煤烟气中有害元素汞在SCR催化剂表面的吸附、氧化反应机理进行了研究。应用量子化学密度泛函理论和周期性结构模型研究了Hg、HgCl、HgCl2和HCl等在SCR催化剂V2O5表面上的吸附机理,分别考虑了表面不同活性位的影响。计算结果表明Hg在表面的吸附强于HCl,Hg在V2O5表面反应的第一步是Hg在表面的吸附。HgCl和HgCl2在表面的吸附均为化学吸附,而HgCl的吸附明显强于HgCl2。这表明HgCl是整个氧化过程中的一个重要的中间状态。含氯物质对Hg的吸附和氧化有重要的影响。研究了卤族元素,NH3,SO2和NO等烟气成分对Hg在V2O5表面吸附的影响。结果表明HCl对Hg的氧化具有明显的促进作用,而HBr和HI对Hg的作用相比HCl更为强烈,计算结果与实验结果相符合。NH3对Hg的吸附和氧化有一定的抑制作用,因为Hg与NH3在表面存在一定的竞争吸附。SO2和NO对Hg的吸附没有明显的影响。初步探讨了V2O5表面对Hg的氧化反应机理,得出了反应的过渡态结构,并提出Hg在V2O5表面可能的氧化机理。同时计算了V2O5表面上的Deacon反应的机理。计算所得的模型和参数对汞在SCR催化剂表面的氧化反应机理的深入研究提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 2 量子化学基本原理与密度泛函理论模拟方法
• 2.1 引言
• 2.2 量子化学计算的基本原理和方法
• 2.3 密度泛函理论的基本原理和方法
• 2.4 本文计算方法
• 20₅ 表面的吸附结构和性质'>3 不同形态汞在V₂0₅表面的吸附结构和性质
• 20₅ 表面的吸附结构'>3.1 不同形态汞在V₂0₅表面的吸附结构
• 20₅ 表面的吸附特性'>3.2 不同形态汞在V₂0₅表面的吸附特性
• 3.3 本章小结
• 20₅ 表面吸附的影响'>4 烟气成分对汞在V₂0₅表面吸附的影响
• 20₅ 表面吸附的影响'>4.1 卤族元素对汞在V₂0₅表面吸附的影响
• 3对汞在V₂0₅ 表面吸附的影响'>4.2 NH₃对汞在V₂0₅表面吸附的影响
• 20₅ 表面吸附的影响'>4.3 NO 对汞在V₂0₅表面吸附的影响
• 2对汞在V₂0₅ 表面吸附的影响'>4.4 S0₂对汞在V₂0₅表面吸附的影响
• 4.5 本章小结
• 5 SCR 催化剂对 Hg 的氧化反应机理
• 5.1 过渡态理论和计算方法
• 5.2 DEACON 反应机理
• 20₅ 表面的氧化反应机理'>5.3 汞在V₂0₅表面的氧化反应机理
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结及建议
• 6.1 全文总结
• 6.2 下一步工作建议及建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文