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新研究揭示鐵基改性生物炭脫汞材料分子結(jié)構(gòu) 驗(yàn)證不同負(fù)載率再生碳可行性

來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào) 時(shí)間:2022-03-08 09:54:47

近日,太原理工大學(xué)教授樊保國(guó)團(tuán)隊(duì)采用多種表征方法,在微觀尺度上研究了鐵基改性生物炭脫汞材料的元素組成、分子骨架振動(dòng)模式和碳鏈結(jié)構(gòu)。相關(guān)成果3月4日在線發(fā)表于《能源與燃料》上。

在本研究中,科研團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了含缺陷碳環(huán)的鐵基改性生物炭的三維分子結(jié)構(gòu)單體模型,研究了氧化汞(HgO)在鐵基改性生物炭表面吸附的反應(yīng)路徑,測(cè)定了HgO在鐵基改性生物炭表面吸附的活化能壘和速率決定步驟,并提出了改性生物炭吸附HgO的兩種反應(yīng)機(jī)理及相應(yīng)的鍵合機(jī)理。

此外,科研團(tuán)隊(duì)還驗(yàn)證了不同負(fù)載率再生生物炭的可行性,揭示了不同吸附位置的滅活生物炭再生反應(yīng)機(jī)理。

研究結(jié)果表明,鐵基改性生物炭的分子結(jié)構(gòu)以多環(huán)芳烴為主;鐵基改性生物炭表面的吸附位點(diǎn)并非唯一,非均相氧化反應(yīng)發(fā)生在HgO和改性生物炭之間。Hg-O-Fe-O和絡(luò)合物Hg-OM是HgO氧化的主要產(chǎn)物。含電子的氧空位是化學(xué)吸附位點(diǎn),鐵離子(Fe3+)、晶格氧和化學(xué)吸附氧是改性生物炭上的主要氧化位點(diǎn)。這四種組分的偶聯(lián)使HgO的吸附和氧化成為可能。

科研團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,本研究定量地揭示了鐵基改性生物炭的汞吸附機(jī)理和失活生物炭的再生機(jī)理,為進(jìn)一步提高金屬改性生物炭的汞吸附效率奠定了基礎(chǔ)。

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標(biāo)簽: 鐵基改性生物炭 脫汞材料 分子結(jié)構(gòu) 再生反應(yīng)

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