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我院環境催化課題組在氣態零價汞吸附動力學研究取得新進展

發布日期: 2019-04-17   來源:環土學院   文/圖:梅劍 審核:金明媚

具有全球法律約束力的《水俁公約》目前已經正式生效。我國作為最大的汞排放國,正面臨著巨大的履約壓力。燃煤電廠和有色金屬冶煉行業是我國最大的兩個人為汞排放源,其排放汞的形態主要為氣態零價汞。吸附法是控制燃煤和冶金煙氣零價汞排放最具前景的技術之一,但如何設計出具有優異零價汞吸附性能的吸附劑是實現這種技術的關鍵。

目前,絕大多數學者主要通過吸附效率這個指標來評價吸附劑的零價汞吸附性能。然而,由于空速、吸附時間、煙氣組分和零價汞初始濃度等實驗條件不同,很難直接通過吸附效率比較出不同吸附劑零價汞吸附性能的優劣。與此同時,由于零價汞吸附動力學以及吸附劑的吸汞性能與其物化性質之間的構效關系還不清晰,高性能零價汞吸附劑的開發和零價汞吸附過程的預測都受到了極大限制。

為此,我院環境催化課題組通過對零價汞在MoS3/TiO2吸附劑表面的化學吸附機制研究,建立了零價汞吸附動力學模型,并通過零價汞吸附穿透曲線的擬合獲得了吸附動力學參數。依據吸附動力學模型和吸附動力學參數,能夠準確預測零價汞在MoS3/TiO2吸附劑表面的吸附效率、吸附速率和吸附容量。在此基礎上,還構建了金屬硫化物化學吸附零價汞的性能與其物理化學性質之間的構效關系,為有針對性地開發具有優異零價汞吸附性能的金屬硫化物奠定了理論基礎。

圖1 零價汞在MoS3/TiO2表面的化學吸附機制及吸附動力學

該項研究的主要成果以Outstanding performance of recyclable amorphous MoS3 supported on TiO2 for capturing high concentrations of gaseous elemental mercury: Mechanism, kinetics, and application為題,發表在國際環境領域權威期刊Environmental Science & Technology上。論文第一作者為學院2018年新引進的梅劍助理研究員,楊士建教授為通訊作者。