Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Khử lưu huỳnh xúc tác tăng cường bằng plasma không nhiệt ở nhiệt độ thấp đối với khí thải nhôm điện phân bằng CuO-ZrSnO4: phân tích thực nghiệm và số
Tóm tắt
Khử lưu huỳnh xúc tác được ưa chuộng vì khả năng khử lưu huỳnh trong các nồng độ thấp của SO2 bằng cách tạo ra lưu huỳnh mà không cần điều kiện khí thải hay phụ gia. Việc duy trì hiệu quả phản ứng ở nhiệt độ thấp sẽ biện minh cho việc sử dụng quy mô công nghiệp của phương pháp này. Để đạt được mục đích đó, trong nghiên cứu này, chúng tôi đã điều chỉnh một loại xúc tác CuO-ZrSnO4 hiệu quả cao đã được báo cáo trước đó và kiểm tra hiệu suất khử lưu huỳnh của nó. Phương pháp plasma không nhiệt (NTP) đã được sử dụng để nâng cao hiệu quả nhiệt độ thấp của xúc tác. Tỷ lệ khử lưu huỳnh đã được cải thiện đáng kể mà không tạo ra nhiệt thừa hoặc sản phẩm phụ trong chế độ đầu ra thấp của phóng điện rào cản dielectrics (DBD) kiểu hậu-plasma-catalysis (PPC-type). Ngoài ra, chúng tôi đã nghiên cứu các đặc tính lý hóa của xúc tác (cấu trúc lỗ, cấu trúc vật lý, hình thái, tính chất điện tử và trạng thái hóa học) trong điều kiện nâng cao bằng plasma. Xúc tác được nạp với 20 wt% Cu và lão hóa ở 40 °C thể hiện hiệu suất khử lưu huỳnh tối ưu. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở lý thuyết cho phân tích khử lưu huỳnh xúc tác tăng cường bằng plasma trong điều kiện nhiệt độ thấp.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Ban Z, Zhang J, Shudong Wang, and Wu D (2004) Direct reduction of SO2 to elemental sulfur by the coupling of Ccld plasma and catalyst (I). Ind Eng Chem Res 43:págs. 5000–5005
Ban L, Liu P, Ma C, Dai B (2013a) Deep desulfurization of diesel fuels with plasma/air as oxidizing medium, diperiodatocuprate (III) as catalyzer and ionic liquid as extraction solvent. Plasma Sci Technol 15:1226–1231. https://doi.org/10.1088/1009-0630/15/12/12
Ban L, Liu P, Ma C, Dai B (2013b) Deep oxidative/adsorptive desulfurization of model diesel oil by DBD/FeCl3-SiO2. Catal Today 211:78–83. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2013.04.007
Becke AD (1988) Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior. Phys Rev A 38:3098–3100. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.38.3098
Bo Z, Hao H, Yang S, Zhu J, Yan J, Cen K (2018) Vertically-oriented graphenes supported Mn3O4 as advanced catalysts in post plasma-catalysis for toluene decomposition. Appl Surf Sci 436:570–578. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.12.081
Böhringer H, Fahey DW, Fehsenfeld FC, Ferguson EE (1984) Bond energies of the molecules H2O, SO2, H2O2, and HCl to various atmospheric negative ions. J Chem Phys 81:2805–2810. https://doi.org/10.1063/1.447953
Feng F, Ye L, Liu J, Yan K (2013) Non-thermal plasma generation by using back corona discharge on catalyst. J Electrost 71:179–184. https://doi.org/10.1016/j.elstat.2012.11.034
Feng F, Zheng Y, Shen X, Zheng Q, Dai S, Zhang X, Huang Y, Liu Z, Yan K (2015) Characteristics of back corona discharge in a honeycomb catalyst and its application for treatment of volatile organic compounds. Environ Sci Technol 49:6831–6837. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b00447
Feng T, Zhao X, Wang T, Xia X, Zhang M, Huan Q, Ma C (2016) Reduction of SO2 with CO to elemental sulfur in activated carbon bed. Energy Fuel 30:6578–6584. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.6b01006
Gao G, Wei S, Duan X, Pan X (2015) Influence of charge state on catalytic properties of PtAu(CO)n in reduction of SO2 by CO. Chem Phys Lett 625:128–131. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2015.02.047
Han GB, Park NK, Yoon SH, Lee TJ, Yoon KJ (2008) Synergistic catalysis effect in SO2 reduction by CO over Sn-Zr-based catalysts. Appl Catal A Gen 337:29–38. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2007.11.035
Han GB, Park NK, Lee TJ (2009) Effect of O2 on SO2 reduction with CO or H2 over SnO2-ZrO2 catalyst. Ind Eng Chem Res 48:10307–10313. https://doi.org/10.1021/ie900553s
Happel M, Lykhach Y, Tsud N, Skála T, Johánek V, Prince KC, Matolín V, Libuda J (2012) SO2 decomposition on Pt/CeO2(111) model catalysts: on the reaction mechanism and the influence of H2 and CO. J Phys Chem C 116:10959–10967. https://doi.org/10.1021/jp212237x
He Q, Wang H (2017) Nonequilibrium modeling study on plasma flow features in a low-power nitrogen/hydrogen arcjet thruster. Plasma Sci Technol 19:055502. https://doi.org/10.1088/2058-6272/aa5f12
International Aluminium Institute (2019) Results of the 2018 anode effect survey. London
Jiang L, Nie G, Zhu R, Wang J, Chen J, Mao Y, Cheng Z, Anderson WA (2017) Efficient degradation of chlorobenzene in a non-thermal plasma catalytic reactor supported on CeO2 /HZSM-5 catalysts. J Environ Sci 55:266–273. https://doi.org/10.1016/j.jes.2016.07.014
Lee H, Kim DH (2018) Direct methanol synthesis from methane in a plasma-catalyst hybrid system at low temperature using metal oxide-coated glass beads. Sci Rep 8:9956. https://doi.org/10.1038/s41598-018-28170-x
Mista W, Kacprzyk R (2008) Decomposition of toluene using non-thermal plasma reactor at room temperature. Catal Today 137:345–349. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2008.02.009
Mizuno A, Clements JS, Davis RH (1986) A method for the removal of sulfur dioxide from exhaust gas utilizing pulsed streamer corona for electron energization. IEEE Trans Ind Appl IA-22:516–522. https://doi.org/10.1109/TIA.1986.4504752
Moon JD, Jung JS (2007) Effective corona discharge and ozone generation from a wire-plate discharge system with a slit dielectric barrier. J Electrost 65:660–666. https://doi.org/10.1016/j.elstat.2007.05.001
Moscosa-Santillan M, Vincent A, Santirso E, Amouroux J (2008) Design of a DBD wire-cylinder reactor for NOx emission control: experimental and modelling approach. J Clean Prod 16:198–207. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2006.08.026
Onda K, Kasuga Y, Kato K, Fujiwara M, Tanimoto M (1997) Electric discharge removal of SO2 and NOx from combustion flue gas by pulsed corona discharge. Energy Convers Manag 38:1377–1387. https://doi.org/10.1016/s0196-8904(96)00167-7
Park NK, Park JY, Lee TJ, Baek JI, Ryu CK (2011) Catalytic reduction of SO2 over Sn-Zr based catalysts for DSRP under high pressure. Catal Today 174:46–53. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2011.02.066
Park NK, Lee TH, Lee TJ, Baek JI, Lee JB (2016) Catalytic reduction of SO2 under the regeneration of off-gas containing oxygen over Cu-Sn-Zr-based oxides for the hot coal gas desulfurization process. Catal Today 265:131–137. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2015.10.012
Perdew JP, Burke K, Ernzerhof M (1996) Generalized gradient approximation made simple. Phys Rev Lett 77:3865–3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
Pianaro SA, Bueno PR, Longo E, Varela JA (1999) Microstructure and electric properties of a SnO2 based varistor. Ceram Int 25:1–6. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(97)00076-X
Rong M, Liu D, Li M, Wang W (2014) Research status and new progress on the numerical simulation of non-equilibrium plasmas. Diangong Jishu Xuebao/Transactions China Electrotech Soc 29:129–137. https://doi.org/10.1002/term.1893
Schiorlin M, Marotta E, Rea M, Paradisi C (2009) Comparison of toluene removal in air at atmospheric conditions by different corona discharges. Environ Sci Technol 43:9386–9392. https://doi.org/10.1021/es9021816
Wang X, Wang A, Li N, Wang X, Liu Z, Zhang T (2006) Catalytic reduction of SO2 with CO over supported Iron catalysts. Ind Eng Chem Res 45:4582–4588. https://doi.org/10.1021/ie0600947
Yap D, Tatibouët J-M, Batiot-Dupeyrat C (2018) Catalyst assisted by non-thermal plasma in dry reforming of methane at low temperature. Catal Today 299:263–271. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.07.020
Zhang L, Qin Y-H, Chen B-Z et al (2016) Catalytic reduction of SO2by CO over CeO2–TiO2mixed oxides. Trans Nonferrous Metals Soc China (English Ed 26:2960–2965. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(16)64426-6
Zhang H, Wang W, Li X, Han L, Yan M, Zhong Y, Tu X (2018) Plasma activation of methane for hydrogen production in a N2 rotating gliding arc warm plasma: a chemical kinetics study. Chem Eng J 345:67–78. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.03.123
Zhao H, Luo X, He J, Peng C, Wu T (2015) Recovery of elemental sulphur via selective catalytic reduction of SO2 over sulphided CoMo/γ-Al2O3 catalysts. Fuel 147:67–75. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.01.033
Zhuxian Q (2008) Aluminium Smelting, 3rd. Press of Metallurgy Industry, Beijing Lxcat. www.lxcat.net. Accessed 8 Nov 2019