在活性炭負載的金屬主要有釩(V)、錳(Mn)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈦(Ti)等,到目前為止,已有許多不同種類活性炭載體的金屬類催化劑實現(xiàn)了工業(yè)應用。
(1)活性炭負載鐵催化劑及其應用(見上文)
(2)活性炭負載Cu催化劑及其應用在活性炭上負載CuO催化劑的研究也較廣泛。 Tseng等對比研究了在相同的實驗條件下負載于AC上的CuO、Fe2O3和V2O5對于同時脫除煙氣中的SO2、NO和HCl的性能。結果表明,SO2在金屬氧化物上的催化過程包括三個階段:SO2吸附形成亞硫酸鹽、亞硫酸鹽氧化形成硫酸鹽、硫酸鹽分解放出SO2。而且,在實驗中發(fā)現(xiàn),CuO/AC僅僅作為吸附劑,且氧化銅在催化過程中因為硫酸銅而使催化劑失活。
另外有研究表明:AC作為催化劑載體在低溫下具有較高的催化活性,并且酸處理有利于促進AC上負載的活性物質的均勻分散,提高其催化活性。對此, Tseng等針對CuO/AC對SO2的催化氧化做相關研究,研究的結論指出:酸處理過程、負載金屬以及載體顆粒的尺寸均為對催化劑CuO/AC催化劑活性產生影響的因素。金屬負載和酸處理這兩個過程能夠促進SO2的吸附和轉移進而提高材料的氧化活性。因此,相對來說,AC的表面化學性質的影響要大于載體的物理性質(如:孔結構)的影響。
高晶晶以活性炭為載體,CuO、ZnO和硝酸等為改性劑,采用等體積浸漬法制備了一系列吸附脫硫劑,采用靜態(tài)吸附法和固定床動態(tài)吸附法評價該系列脫硫劑在柴油吸附脫硫中的吸附作用。研究結果表明,活性炭基吸附劑能夠有效地脫除柴油中的含硫化合物。改性后活性炭的吸附脫硫性能要好于活性炭原樣(AC),活性炭負載CuO(CuO/AC)的脫硫性能要好于負載ZnO(ZnO/AC),活性炭混合負載CuO/ZnO(CuO-ZnO/AC)的脫硫性能與單獨負載CuO或ZnO相差不大;活性炭經硝酸活化后再負載CuO(AC-N-A)的脫硫性能大大提高,其脫硫性能要好于直接負載CuO?;钚蕴控撦dCuO和ZnO主要用于柴油中二苯并噻吩及其衍生物的脫除。表面酸堿性官能團測定結果表明所制備的脫硫劑表面堿性官能團含量大于表面酸性官能團含量,其表面酸量大?。篈C-N-A> CuO-ZnO/AC>CuO/AC>ZnO/AC>AC,表面堿量大小:CuO-Zno/AC>ZnO/AC>CuO/AC>AC-N-A>AC?;钚蕴康谋缺砻娣e、孔容和平均孔徑受焙燒和硝酸活化的影響不大,其zui可幾孔徑主要集中在23nm之間。差熱-熱重分析表明,加熱到350℃,硝酸鋅晶體與硝酸銅晶體350℃基本完全分解為CuO和ZnO,活性炭在200-550℃之間熱穩(wěn)定性良好。X射線衍射分析表明,在350℃下焙燒的脫硫劑CuO/AC
350℃出現(xiàn)了Cu2O的衍射峰,這是由于C將部分CuO還原為Cu2O;在500℃和700℃下熔燒出現(xiàn)了單質Cu的衍射峰,這是由于部分Cu的氧化物被C還原為單質Cu;吸附脫硫后CuO/AC中Cu2O的衍射峰消失,這可能是由于Cu2O參與了硫的脫除;脫硫劑ZnO/AC中沒有發(fā)現(xiàn)Zn以任何物相存在的衍射峰,這說明活性組分均勻分散在活性炭表面。上述脫硫劑用于FCC柴油吸附脫硫評價結果表明,脫硫劑CuO/AC、ZnO/AC、 CuO-ZnO/AC和AC-N-A的吸附飽和硫容分別為0.587%、0.531%、0.596%和0.808%;脫硫劑用于模型化合物吸附脫硫評價結果為,AC、CuO/AC、ZnO/AC和AC-N-A對噻吩的吸附飽和硫容分別為0.261%、0.325%、0.298%和0.470%,對苯并噻吩的吸附飽和硫容分別為1.076%、1.354%、1.251%和1.826%,脫硫劑能夠選擇性吸附脫除苯并噻吩。所制備的脫硫劑吸附飽和硫容大?。篈C-N-A> CuO-ZnO/AC>CuO/AC>ZnO/AC>AC。靜態(tài)吸附脫硫評價結果表明,當CuO負載量為4.0%,ZnO負載量2.0%,油劑比1.0,浸泡時間2h,脫硫溫度80℃時,脫硫劑CuO/AC、ZnO/AC、 CuO-ZnO/AC和AC-N-A的zui大脫硫率分別為45.27%、44.40%、45.76%和60.95%。固定床動態(tài)吸附脫硫評價結果表明,當CuO負載量為4.0%,ZnO負載量2.0%,焙燒溫度350℃,焙燒時間2.0h,脫硫溫度80℃,空速2.0h-1,油劑比1.0時,脫硫劑CuO/AC、ZnO/AC和 CuO-ZnO/AC的zui大脫硫率分別為46.98%、43.91%和47.82%;當CuO負載量為4.0%,焙燒溫度350℃,焙燒時間2.0h,脫硫溫度100℃,空速2.0h-1,油劑比1.0時,脫硫劑AC-N-A的zui大脫硫率為70.60%。通過脫硫劑AC-N-A再生研究發(fā)現(xiàn),采用氣體吹掃熱再生和有機溶劑洗脫再生對失活后脫硫劑有一定的再生效果。
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