10.3969/j.issn.1007-7677.2021.05.002
燃煤烟气中Cr2O3生成及其在CaO的吸附研究
煤燃烧过程中会释放多种痕量重金属,其中铬元素因其剧毒性而易对人体及生态系统造成危害.铬作为5种重点污染防控的重金属元素之一,研究其在烟气氛围下的形态转化规律和在CaO的吸附特性则对其进一步减排具有重要意义.利用密度泛函理论(DFT)对烟气中Cr、CrO与O2均相生成Cr2O3的反应机理,和Cr2O3在CaO(001)表面的吸附过程进行研究.结果表明:Cr和CrO均相生成Cr2O3的最大反应能垒分别是12.048 Kcal/mol和12.270 Kcal/mol,该反应在烟气中均易发生.在500 K～2000 K温度下,Cr与O2反应生成CrO、CrO2的过程中,正反应速率处于较高水平,正向反应进行完全.而CrO到CrO2存在2个过渡态,其中TS2为速控步骤,反应进行较慢,正向进行不完全.CrO与CrO2生成Cr2O3是物理吸附过程,不需要克服能垒即可自发进行,所以Cr2O3是燃煤烟气中主要的存在形式.Cr反应生成Cr2O3的平衡常数受温度影响较大,但始终大于105,可认为是单向反应.CrO反应生成Cr2O3的平衡常数也明显受到温度的影响,在低温阶段平衡常数较大,反应物转化率高,当温度超过1700 K,平衡常数很小,反应进行不完全.因此可知,Cr向Cr2O3转化的路径较易发生,是燃煤烟气中Cr2O3生成的主要途径.同时,研究发现Cr2O3在CaO(001)表面吸附后,Cr与吸附底物表面O形成了Cr-O共价键,为化学吸附.因此,利用钙基吸附剂对烟气中铬的固化具有可行性.
铬;烟气;密度泛函;氧化钙;吸附;反应能垒;平衡常数;反应物转化率
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X511(大气污染及其防治)
国家自然科学基金资助项目;山东省重点研发计划资助项目
2021-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
共8页
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