基于密度泛函理論的汞與氧化鐵氣固反應(yīng)機(jī)理研究.pdf

1、當(dāng)前燃煤汞是全球汞污染的主要來源,為了有效控制燃煤汞的排放,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究,其中研究最為熱門的是燃燒后的吸附劑噴入技術(shù)。但是大量的研究表明迄今為止仍然沒有找到一種性價(jià)比較高的吸附劑。
　　近年來灰飛在除汞方面的性能越來越受到研究者們的青睞,但是其對(duì)汞的作用機(jī)理尤其是飛灰中金屬氧化物(如Fe2O3)與汞的作用機(jī)理還很薄弱,鑒于此,本文從量子化學(xué)角度運(yùn)用密度泛函理論計(jì)算了Fe2O3對(duì)不同形態(tài)汞的吸附效果,此外本文還分別研究

2、了氣化產(chǎn)物H2S和煙氣中O2對(duì)Hg0吸附的影響。計(jì)算結(jié)果表明:Hg0在γ-Fe2O3(001)表面為物理吸附,而HgCl和HgCl2均為化學(xué)吸附,吸附能分別為-200.66和-152.64kJ/mol,且均傾向于平行于底物表面進(jìn)行解離吸附。在有H2S存在的情況下,Hg0在α-Fe2O3(001)表面的吸附機(jī)理是H2S先在底物表面分兩步進(jìn)行解離,然后氣態(tài)單質(zhì)汞與表面預(yù)吸附的S原子結(jié)合成鍵形成HgS,Hg0在表面吸附時(shí)的吸附能為-136.7

3、3kJ/mol,屬于化學(xué)吸附。當(dāng)煙氣中有O2存在時(shí),O2將在α-Fe2O3(001)表面的催化作用下首先發(fā)生解離,表面預(yù)吸附的O原子使得底物表面的鐵終端變成了氧終端,Hg0與表面預(yù)吸附的O原子結(jié)合成鍵,生成表面HgO,Hg0的最大吸附能為-72.74kJ/mol,為弱化學(xué)吸附。當(dāng)O原子的覆蓋度較高時(shí),Hg0在底物表面為強(qiáng)化學(xué)吸附,最大吸附能為-268.09kJ/mol,能夠很好的將Hg0從煙氣中脫除。
　　本文的計(jì)算結(jié)果揭示了灰飛