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研究人员发现经济实惠的纳米复合材料，可用于吸附有害气体

文章来源：贤集网更新时间：2022-09-16 15:04:15

发表在《科学报告》杂志上的一篇研究论文描述了一种用于深度脱硫的有前途的三元金属氧化物纳米复合吸附剂。采用单步共沉淀法制备 Mn-Zn-Fe 氧化物纳米复合材料，用于在环境温度下去除SO 2和 H 2 S 气体。

H 2 S 和 SO 2带来的威胁

二氧化硫 (SO 2 ) 和硫化氢 (H 2 S) 是臭名昭著的空气污染物，会导致严重的环境和人类健康问题。硫化氢（H 2 S）气体无色，有腐烂鸡蛋的恶臭，剧毒、腐蚀性、可燃。

由于H 2 S 的密度比空气大，容易在通风不良的低洼处积聚。它仅以百万分之五 (PPM) 刺激喉咙、鼻子和眼睛，并且在浓度大于 1000 ppm 时是致命的。H 2 S 气体可以转化为二氧化硫（SO 2），其随后的水解会导致酸雨。

SO 2是一种无色有毒气体，具有强烈的恶臭。它可能导致各种呼吸系统问题，包括肺部感染和慢性支气管炎。暴露于浓度超过 100 ppm 的 SO 2可能会致命。

火力发电站和汽车排放物是大气中 SO 2的主要来源。为了最大限度地减少空气污染并防止酸雨和烟雾形成等危险情况，从源头消除 SO 2和 H 2 S 势在必行。

H 2 S 和 SO 2的化学吸附机理

H 2 S 和 SO 2在吸附表面上的化学吸附是一种直接且经济有效的技术，可将这些气体还原并矿化为无毒物质，如硫和硫酸盐。

化学吸附对于天然气净化和烟气脱硫等具有根本挑战性和资金需求的活动特别有效。

由于存在弱碱性位点以及碱性羟基，金属氧化物在这方面很有前景。这些可能与 H 2 S 和 SO 2气体结合，这些气体本质上是酸性的，并起到电子供体的作用。

如果水分子也存在，金属氧化物对H 2 S 和SO 2 气体的表面反应性将会增强。

金属氧化物表面的水层首先发生解离反应，增加羟基浓度。然后吸附剂表面的水层溶解H 2 S和SO 2气体分子，降低与金属氧化物表面反应接触的活化能，最终有利于化学吸附过程。

研究人员做了什么？

该团队使用单步共沉淀方法制造了一种廉价的 Mn-Zn-Fe 三元金属氧化物纳米复合材料，用于在潮湿环境中的环境温度下去除SO 2和 H 2 S 气体。

对于 SO 2和 H 2 S，选择 100 和 500 ppm 的浓度来准确描述工业可用性和去除这些污染物的有效性。

金属氧化物在潮湿环境中表现最佳，完全矿化为无毒副产物。

除了研究影响吸附机制的成分外，还使用不同的显微镜和光谱方法彻底研究了吸附动力学。

重要发现

二氧化锰、氧化锌和铁氧体被用来制造金属氧化物纳米复合材料。使用化学吸附在室温下在湿和干设置中对 SO2 和 H2S 气体的去除进行了评估。

SO 2和H 2 S 气体分子在地表水层中的溶解和分解使吸附剂在潮湿环境中表现出更高的气体去除能力。在较小的吸附剂负载和流速下，金属氧化物的吸附能力更好。

H 2 S 气体矿化为硫、硫化物和亚硫酸盐，经彻底的光谱调查证实。铁和锰的氧化还原过程在分子氧和吸附水的存在下调节矿化过程。

尽管锌离子不参与氧化反应，但Zn 2+最有可能与亚硫酸盐和硫化物反应。SO 2矿化与硫酸盐的产生有关，这是由氧化环境中铁和锰的氧化还原活性驱动的。

研究结果表明，三元金属氧化物纳米复合材料可以在干湿环境中实现小浓度SO 2和H 2 S的矿化和气体去除。

该团队最终开发出一种独特的吸附材料，用于有效矿化和去除有害含硫物质的气体，这可能在深度脱硫操作中证明是有用的。

原文链接：https://www.xianjichina.com/special/detail_516503.html
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