【正文】 碩士 學(xué)位論文 半焦改性 及其脫硫 性能 的 研究 Study on the desulfurization of carbocoal after modification 作 者： 卓啟東 導(dǎo) 師： 袁榮鑫 教授 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021年 5月 碩士學(xué)位 論文 II 學(xué)位論文使用授權(quán)聲明 本人完全了解中國(guó)礦業(yè)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意本人所撰寫的學(xué)位論文的使用授權(quán)按照學(xué)校的管理規(guī)定處理： 作為申請(qǐng)學(xué)位的條件之一，學(xué)位論文著作權(quán)擁有者須授權(quán)所在學(xué)校擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即： ① 學(xué)校檔案館和圖書館有權(quán)保留學(xué)位論文的紙質(zhì)版和電子版，可以使用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文； ② 為教學(xué)和科研目的，學(xué)校檔案館和圖書館可以將公開(kāi)的學(xué)位論文作為資料在檔案館、圖書館等場(chǎng)所或在校園網(wǎng)上供校內(nèi)師生閱讀、瀏覽。另外，根據(jù)有關(guān)法規(guī)， 同意中國(guó)國(guó)家圖書館保存研究生學(xué)位論文。 （保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書）。 作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 年 月 日 中圖分類號(hào) TB3 學(xué)校代碼 10290 UDC 620 密 級(jí) 公開(kāi) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文 半焦改性 及其脫硫 的 研究 Study on the Carbocoal modification and its desulfurization 作 者 卓啟東 導(dǎo) 師 袁榮鑫 申請(qǐng)學(xué)位 工程碩士 培養(yǎng)單位 材料 科學(xué)與工程 學(xué)院 學(xué)科專業(yè) 材料工程 研究方向 復(fù)合 功能 材料 答辯委員會(huì)主席 評(píng) 閱 人 二○一七年五月 致謝 本論文的研究工作 是在導(dǎo)師袁榮鑫教授 的 悉心 指導(dǎo)下 順利完成的 ， 他的 嚴(yán)謹(jǐn)教學(xué)態(tài)度和科學(xué)的工作方式對(duì)我 今后的 工作和生活產(chǎn)生 了 很大影響 。三年 研究生學(xué)習(xí)期間 ，他在 我的生活和學(xué)習(xí) 中 都給予了很 多 的幫助， 此在 對(duì)我的導(dǎo)師 袁榮鑫教授表示感謝 。 同時(shí)也要 感謝馬運(yùn)聲、唐曉燕、程洪見(jiàn) 、 殷文宇以及石建東老師對(duì)我的 實(shí)驗(yàn)和論文 所 提出的寶貴意見(jiàn)， 在此 表示衷心的感謝。 在這 三 年的 研究生學(xué)習(xí)期間也 要 感謝實(shí)驗(yàn)室 徐吉 師兄、王 鵬 師兄和朱鳳麗師姐在我的學(xué)習(xí)、科研、生活上的幫助，祝福他們 在 工作上 取得 更好的成績(jī)。 同時(shí)還要 感謝 吳文剛 、楊意、祁銀安、劉燁、楊子、吳海濤等同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中給予我的幫助。 感謝 學(xué)校 及 學(xué)院老師對(duì)我 學(xué)習(xí) 和生活上的 幫助 和關(guān)愛(ài)。也 深深 感謝 研究生 三年和我朝夕相處 、 共同奮斗 的 同學(xué)。 最后 感謝我的父母在我 學(xué)業(yè) 和生活 上的 支持 ,他們無(wú)私的 支持和 鼓勵(lì) 是我努力 學(xué)習(xí)的永久 動(dòng)力。 I 摘 要 二氧化硫 是煙氣排放 的主要 空氣 染物 ，這些煙氣所排放硫氧化物 、 氮氧化 物的 氣體 對(duì) 環(huán)境 造成了嚴(yán)重的 污染 ， 導(dǎo)致了一系列的環(huán)境問(wèn)題， 如 霧霾， 酸雨和土壤酸化 。 為了 控制并治理 這 一 環(huán)境 污染 問(wèn)題 ， 人們正在尋找一種具有 低 成本 高 效益 去除這些 空氣 污染物的 材料 和相關(guān)技術(shù) ， 這一問(wèn)題也 得到 了 人們 的大量關(guān)注。目前 ， 石灰石 脫硫 技術(shù)廣泛應(yīng)用于 煙氣 二氧化硫去除。然而 ,這個(gè) 脫硫技術(shù)和方式 有一 定 缺陷 ， 如不可避免的固體廢物處置 ， 耗水量高 ， 及 大量 廢水處理 與 粉塵排放 等 問(wèn)題。 在過(guò)去的幾十年里 ， 人們正在尋找各種方法脫除二氧化硫 ，包括 上述提到 的石灰 石 法 以及 海水 法， 氨法 脫硫等等。然而 ， 近年來(lái) ,半焦 改性脫硫 的應(yīng)用 獲得越來(lái)越多的關(guān)注 ， 因?yàn)?此種 方式脫 硫 能夠避免相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題 且再生后的 單質(zhì)硫作為可供出售的產(chǎn)品。 根 據(jù)報(bào)道 ， 一些催化劑 ， 如 MnSn 雙金屬催化劑 ， Mn/AC催化劑 ， Pt/AC 催化劑 等等具有 選擇性降低二氧化硫的 能力 。基于之前報(bào)道 ，本文 對(duì) 改性 半焦負(fù)載 多 金屬 氧化物 、鉀 鹽 等 對(duì)半焦 進(jìn)行脫硫 性能 的研究 ， 并進(jìn)行脫硫 效率 測(cè)試 ，研究了 鉀鹽 負(fù)載 改性半焦催化劑 脫硫 的催化與再生機(jī)理 。 同時(shí) ， 也進(jìn)行 了一系列催化劑 再生 測(cè)試及 再生效率評(píng)價(jià)。 本文是 基于 半焦 作為原料 ， 通過(guò)多 種 方式 進(jìn)行 改性， 并 負(fù)載 不同種類 、不同濃度的 金屬 鹽 ， 然后在 600176。C 管式爐 中煅燒和 120176。C 作為 測(cè)試 條件探究復(fù)合 半焦 脫 除二氧化硫的 效率 。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 ，本文中 原料半焦 經(jīng) 10%wt 稀硝酸改性， 在負(fù)載 10%wt 的 草酸鉀 的 復(fù)合半焦的脫硫效果 得到了 顯著提高 。后期 為了探究脫硫的機(jī)理，采用了比表面積分析 、 掃描電子顯微鏡 分析、 X 射線光電子能譜分析 ， 研究 了復(fù)合半焦的脫硫機(jī)理。 從 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知 模擬 煙氣中的二氧化硫被氧化成 氧化成 了三氧化硫， 再生 過(guò)程中三氧化硫 經(jīng)碳的還原作用被轉(zhuǎn) 化為 了硫 單質(zhì) ，保證了復(fù)合半焦的 循環(huán) 使用 。 該論文有圖 34 幅，表 8 個(gè)，參考文獻(xiàn) 63 篇。 關(guān)鍵詞 ：二氧化硫；改性；脫硫作用； 再生 II Abstract Sulphur dioxide together with nitrogen oxides are the major pollutants in coalfired flue gas. The emission of these gaseous pollutants by coalfired power plants has caused severe environmental problems, such as haze, acid rain and soil acidification . In order to control the pollution, people are looking for a method of costeffective technologies for the removal of these pollutants in flue gas, which is therefore of great importance and has attracted significant attention worldwide. Currently, limestonescrubbing process is widely used in coalfired power plants for SO2 removal. However, this process has some drawbacks, such as inevitable solid wastes disposal, high water consumption,the need of waste water treatment, dust emission . In the past few decades, People are looking for a variety of methods that incloud wet flue gas desulfurization with lime and selective catalytic reduction catalysts to control SO2 in flue gas. However, in recent years, the selective reduction of SO2 to its elemental form to avoid associated environmental problems as well as to recover elemental sulphur as a saleable product has gained more and more attentions. It is reported that Several catalysts,such as MnSn bimetallic catalyst,MnCe catalyst, PtAl catalyst,were developed for the selective reduction of SO2. Based on the previously reported, activated coke was load the metal potassium and then carry on the desulphurization ability test. Although much effort was made to test the catalytic reduction of potassium salt catalyst, there are still needs for the development of better catalysts as well as for the understanding of the mechanism for the recovery of elemental sulphur from flue gas. In this research, a series concentration of potassium salt in catalysts were prepared and studied to convert SO2 in flue gas into SO3. In the meantime, a series of test about regeneration efficiency were conducted to study the regeneration efficiency of activated coke continuously. Activated coke based adsorbents modified by different concentration of K2CO3, calcined at 600176。C and tested at 120176。C, was investigated for simultaneous removal of SO2. According to the results of experiment, activated coke modified by 10%wt HNO3 supporting 8% K2CO3 was best desulfurization effect than the other concentration in unitary. In the pretreatment of activated coke which is modified by dilute nitric acid, the desulfurization effect was increased brunauer emmett teller(BET) and scanning electron microscope(SEM) results showed that the III unmodified (AC) and modified (10%wt HNO310%) AC were predominantly microporous materials, and the pore size distribution and pore width of the modified AC was more extensive and multiple, which were beneficial for the removal of SO2. Moreover, It was explained by the results of Xray photoelectron spectroscopy(XPS) and SEM ,which was proved that the SO2 was oxidated into SO3. Keywords: sulfur dioxide； modification； desulfuration； regeneration