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我院环境催化课题组在气态零价汞吸附动力学研究取得新进展

发布日期: 2019-04-17?? 来源:环土学院 ? 文/图:梅剑 审核:金明媚

具有全球法律约束力的《水俣公约》目前已经正式生效。我国作为最大的汞排放国,正面临着巨大的履约压力。燃煤电厂和有色金属冶炼行业是我国最大的两个人为汞排放源,其排放汞的形态主要为气态零价汞。吸附法是控制燃煤和冶金烟气零价汞排放最具前景的技术之一,但如何设计出具有优异零价汞吸附性能的吸附剂是实现这种技术的关键。

目前,绝大多数学者主要通过吸附效率这个指标来评价吸附剂的零价汞吸附性能。然而,由于空速、吸附时间、烟气组分和零价汞初始浓度等实验条件不同,很难直接通过吸附效率比较出不同吸附剂零价汞吸附性能的优劣。与此同时,由于零价汞吸附动力学以及吸附剂的吸汞性能与其物化性质之间的构效关系还不清晰,高性能零价汞吸附剂的开发和零价汞吸附过程的预测都受到了极大限制。

为此,我院环境催化课题组通过对零价汞在MoS3/TiO2吸附剂表面的化学吸附机制研究,建立了零价汞吸附动力学模型,并通过零价汞吸附穿透曲线的拟合获得了吸附动力学参数。依据吸附动力学模型和吸附动力学参数,能够准确预测零价汞在MoS3/TiO2吸附剂表面的吸附效率、吸附速率和吸附容量。在此基础上,还构建了金属硫化物化学吸附零价汞的性能与其物理化学性质之间的构效关系,为有针对性地开发具有优异零价汞吸附性能的金属硫化物奠定了理论基础。

图1 零价汞在MoS3/TiO2表面的化学吸附机制及吸附动力学

该项研究的主要成果以Outstanding performance of recyclable amorphous MoS3 supported on TiO2 for capturing high concentrations of gaseous elemental mercury: Mechanism, kinetics, and application为题,发表在国际环境领域权威期刊Environmental Science & Technology上。论文第一作者为学院2018年新引进的梅剑助理研究员,杨士建教授为通讯作者。