脱硫除尘一体化多孔陶瓷的制备与表征

论文摘要

高温煤气脱硫除尘一体化技术具有简化工艺流程,节约设备投资,降低净化成本的优点。目前,这一技术仍处于探索研究阶段,其基础理论还很不完善。本研究旨在把脱硫性能好的铁酸锌脱硫剂与除尘效率高的多孔陶瓷有机结合在一起,研究了脱硫除尘一体化的多孔陶瓷试片的制备工艺。采用自蔓延燃烧法成功制备出铁酸锌微粉,这种方法具有简单、快速、便宜等优点;用溶胶-凝胶法制备了铁酸锌溶胶,讨论了溶胶-凝胶法制备铁酸锌脱硫剂时的适宜温度,以900℃为宜。通过两种制备工艺制备了脱硫除尘一体化的多孔陶瓷试片。第一种制备工艺是添加剂法:将用自蔓延燃烧法制备的铁酸锌微粉直接掺入制备多孔陶瓷的原料中,这种方法制备的多孔陶瓷试片,气孔孔径分布与孔隙率基本不受影响,弯曲强度有所降低。分析了在多孔陶瓷试片制备过程中,原料粒度、高温结合剂、成孔剂、温度等各因素对所制备多孔陶瓷试片的影响。结果表明:选择50μtm左右的Al2O3粉为骨料,添加15%的高温结合剂,小于100目活性炭粉为成孔剂,添加量为10～25%为佳。这时制备的多孔陶瓷试片气孔孔径分布在5～20μm范围内,孔隙率大约为40%。对用添加剂法制备的多孔陶瓷试片进行了硫化-再生实验,实验结果表明,硫化-再生反应基本不影响多孔陶瓷的孔隙率和孔径分布。第二种制备工艺是涂膜法:把用溶胶-凝胶法制备的铁酸锌溶胶用浸渍-提拉法涂覆在多孔陶瓷表面,这就防止了铁酸锌高温下被烧结。脱硫剂溶胶的粘度控制在5～7mPa.s、浸渍-提拉次数以2次为宜。最后比较出两种制备方法的优缺点,实验结果表明,添加剂法制备工艺较佳。利用扫描电镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）、压汞仪等多种分析测试手段对所制备的多孔陶瓷试片进行了表征,特别讨论了在两种制备工艺过程中,铁酸锌脱硫剂对多孔陶瓷试片气孔孔径分布及孔隙率的影响。结果显示,铁酸锌脱硫剂对多孔陶瓷试片的孔隙影响很小,基本不影响多孔陶瓷的除尘性能,对今后的进一步研究具有重要的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 高温煤气净化的意义
• 1.2 高温煤气除尘技术研究现状
• 1.2.1 高温除尘技术的发展
• 1.2.2 陶瓷过滤器除尘
• 1.3 高温煤气脱硫技术的研究现状
• 1.3.1 锌系脱硫剂
• 1.3.2 铁系脱硫剂
• 1.3.3 钙系脱硫剂
• 1.3.4 铜系脱硫剂
• 1.3.5 其他脱硫剂
• 1.4 脱硫除尘一体化的研究现状
• 1.4.1 脱硫除尘一体化
• 1.4.2 脱硫除尘一体化的影响因素
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第二章 实验
• 2.1 实验仪器和原料
• 2.1.1 实验仪器与设备
• 2.1.2 实验原料和试剂
• 2.2 添加剂法制备多孔陶瓷试片
• 2.2.1 铁酸锌微粉的制备
• 2.2.2 添加剂法制备多孔陶瓷试片
• 2.3 涂膜法制备多孔陶瓷试片
• 2.3.1 铁酸锌溶胶的制备
• 2.3.2 涂膜法制备多孔陶瓷试片
• 2.4 硫化实验
• 2.4.1 实验原理
• 2.4.2 反应气体的组成
• 2.4.3 实验装置
• 2.4.4 实验步骤
• 2.5 再生实验
• 2.5.1 实验装置图
• 2.5.2 实验步骤
• 2.6 硫容的测定
• 2.6.1 反应方程式
• 2.6.2 测试方法
• 2.6.3 硫容的计算
• 2.7 性能测试方法
• 2.7.1 试样的弯曲强度
• 2.7.2 试样的抗热震性能
• 2.7.3 试样的孔隙率
• 2.7.4 物相分析
• 2.7.5 微观形貌分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 添加剂法制备的多孔陶瓷试片
• 3.1.1 原料对所制备多孔陶瓷试片的影响分析
• 3.1.2 自蔓延燃烧法制备铁酸锌微粉的分析表征
• 3.1.3 脱硫剂对多孔陶瓷试片的影响分析
• 3.1.4 硫化-再生后多孔陶瓷试片的分析
• 3.2 涂膜法制备的多孔陶瓷试片
• 3.2.1 粘度对孔隙率的影响
• 3.2.2 涂膜次数对孔隙率的影响
• 3.2.3 涂膜法制备一体化多孔陶瓷试片的物相分析
• 3.2.4 涂膜法制备一体化多孔陶瓷试片的微观形貌分析
• 3.3 两种制备工艺的比较
• 3.3.1 经济方面
• 3.3.2 制备工艺方面
• 3.3.3 使用性能方面
• 第四章 结论
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表科研论文
• 致谢