Cu-BTC基改性生物焦复合吸附剂的脱汞性能及机理
贺玲
冯有祥
余靖翔
程鹏
聂浩田
武亚文
闫祺祯
张震
贾里
太原理工大学电气与动力工程学院,山西太原 030024
摘要：为了获得经济高效的烟气脱汞剂,基于掺杂Fe/Cu多元金属的改性生物焦与作为金属有机骨架材料(Metal-organic Frameworks,MOFs)的Cu-BTC两者均含有不饱和金属中心与含氧官能团的基础特性进行结构设计,利用原位生长法制备MOFs基改性生物焦复合吸附剂.在获得样品Hg0脱除特性的基础上,针对Cu-BTC与改性生物焦以及所含各类型活性中心之间的耦合机理及协同机制进行了研究.同时在综合研究微观特性的基础上构建了复合吸附剂的分子结构单体模型,基于密度泛函理论,并利用分波态密度函数,对Hga在复合吸附剂表面的吸附过程进行理论计算,进一步揭示深层次的脱汞机理以及关键作用机制.结果表明:Cu-BTC材料的脱汞性能优于改性生物焦,而基于2种材料进行复合所获得的Cu-BTC基改性生物焦样品脱汞性能获得了显著提升,最优负载比例为50％,对应汞脱除性能高达239.18 μg/g;复合吸附剂的分子模型主要以芳香结构为主,并含有2个吡啶氮并苯,1个蒽并苯以及1个呋喃,分子式为C75H34O28N3Fe2Cu13,分子量Mr=2361.5;多元金属团簇、氧空位和碳骨架的协同作用利于活性中心的暴露,同时改性生物焦作为底物载体,可在负载于交联的MOFs骨架中提供更多的金属中心和碳骨架,进而在提升反应体系电子受体容量和传质能力的基础上,防止金属氧化物粒子在热处理过程中自聚集形成高度分散的金属中心,从而协同促进对Hg0的脱除.
关键词：Cu-BTC改性生物焦复合材料分子结构汞脱除机理密度泛函
分类号：X51(大气污染及其防治)
资助基金：山西省基础研究计划资助项目(202303021212043)山西省基础研究计划资助项目(20210302124449)山西省研究生科研创新资助项目(2023KY210)
论文发表日期：2025-03-31
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 1747-1759 )
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