【摘 要】
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垃圾焚烧是城市生活垃圾处理处置的主要方式之一,但焚烧烟气中的HCl气体会引起过热器等金属受热面的高温腐蚀,并强化二恶英的再合成反应,因此研究垃圾焚烧烟气中HCl气体的脱除具有重要意义。类水滑石吸附剂能够有效脱除HCl等酸性气体,具有潜在的应用前景。但是目前的研究表明,类水滑石吸附剂用于高温下脱除HCl气体时仍然存在碱性失效较快,吸附量不够大等问题,脱除HCl效率需要进一步提高。本文开展了改性类水滑
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垃圾焚烧是城市生活垃圾处理处置的主要方式之一,但焚烧烟气中的HCl气体会引起过热器等金属受热面的高温腐蚀,并强化二恶英的再合成反应,因此研究垃圾焚烧烟气中HCl气体的脱除具有重要意义。类水滑石吸附剂能够有效脱除HCl等酸性气体,具有潜在的应用前景。但是目前的研究表明,类水滑石吸附剂用于高温下脱除HCl气体时仍然存在碱性失效较快,吸附量不够大等问题,脱除HCl效率需要进一步提高。本文开展了改性类水滑石吸附剂制备以及脱除HCl性能的研究。对钙镁铝类水滑石吸附剂进行了碳酸钾修饰改性和有机阴离子插层改性,通过试验获得了改性参数、反应温度和HCl浓度等因素对改性类水滑石吸附剂脱除HCl性能的影响规律;通过X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、比表面积测试（BET）以及热重分析（TG）等表征方法对改性类水滑石吸附剂的材料特性进行了分析;采用吸附动力学方法开展了改性类水滑石吸附剂脱除HCl过程吸附机制的研究。主要研究内容和成果如下:（1）采用碳酸钾修饰的方法对类水滑石吸附剂进行了改性,试验研究了碳酸钾负载比例、反应温度、HCl浓度和CO2浓度等因素对碳酸钾修饰改性类水滑石吸附剂（K/Ca Mg Al-LDO）脱除HCl性能的影响,使用XRD、BET、TG等方法对K/Ca Mg Al-LDO进行了表征分析。结果表明:碳酸钾修饰后类水滑石吸附剂的脱除HCl性能明显上升,碳酸钾负载比例为30%的类水滑石吸附剂（30%K/Ca Mg Al-LDO）脱除HCl性能最好;反应温度为600℃时,30%K/Ca Mg Al-LDO的HCl吸附容量最大;在试验的HCl浓度范围内,30%K/Ca Mg Al-LDO的HCl吸附容量几乎不变;CO2浓度的升高会导致30%K/Ca Mg Al-LDO的脱除HCl效率下降;碳酸钾修饰改性后类水滑石吸附剂的热稳定性有所增强。（2）采用有机阴离子插层的方法对类水滑石吸附剂进行了改性,试验揭示了插层阴离子种类、反应温度、HCl浓度和进口气速等因素对有机阴离子插层改性类水滑石吸附剂（C/Ca Mg Al-LDO）脱除HCl性能的影响规律,使用XRD、BET、SEM等方法对C/Ca Mg Al-LDO进行了表征分析。结果表明:有机阴离子插层类水滑石吸附剂的脱除HCl性能优于碳酸根插层的类水滑石吸附剂,辛酸根插层的类水滑石吸附剂（C8/Ca Mg Al-LDO）具有最高的HCl吸附容量;在反应温度为600℃时,C8/Ca Mg Al-LDO的脱除HCl性能最好;在300-1200ppm的HCl浓度范围内,随HCl浓度升高C8/Ca Mg Al-LDO的HCl吸附容量略微增大;在0.6-1.2L/min的进口气速范围内,进口气速增加会导致C8/Ca Mg Al-LDO的穿透时间缩短,HCl吸附容量降低;有机阴离子插层改性后类水滑石吸附剂的比表面积和孔体积明显增加。（3）采用表观吸附动力学对改性类水滑石吸附剂的HCl吸附曲线进行了拟合,揭示了吸附过程的控制机制。结果表明:Bangham动力学模型对改性类水滑石吸附剂吸附HCl气体全过程的拟合效果最好,准二级动力学模型对吸附过程的中后段拟合效果良好;改性类水滑石吸附剂吸附HCl气体的过程包含物理吸附和化学吸附,吸附过程同时受到气膜扩散、颗粒内扩散和表面反应等多种机制共同控制。
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