协同催化水解羰基硫和二硫化碳的低温催化剂的研究进展

作     者：梁键星 李咸伟 刘道清 顾嘉南 孙同华 贾金平 LIANG Jianxing;LI Xianwei;LIU Daoqing;GU Jianan;SUN Tonghua;JIA Jinping

作者机构：上海交通大学环境与科学工程学院上海200240 宝山钢铁股份有限公司研究院上海200900 上海市固体废物处理与资源化工程研究中心上海200240 上海污染控制与生态安全研究所上海200092 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2021年第35卷第21期

页      面：21028-21036页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划项目(2017YFC0210500) 国家自然科学基金委面上项目(21876107) 

主　　题：钢铁行业 副产煤气 羰基硫 二硫化碳 催化水解 低温催化剂 

摘      要：钢厂副产煤气是钢铁企业产生的二次能源,但是由于其中含有化学稳定性高的COS和CS_(2),二次利用困难,部分钢铁企业会将其直接高空排放,这样不仅造成了能源浪费,还造成了环境污染。因此,研究者们开发了多种技术用于脱除COS和CS_(2),其中水解法脱除废气中的COS和CS_(2)是应用较为广泛的脱硫技术。然而,目前水解催化剂的使用温度相对较高,而钢厂副产煤气具有温度低、热值低、二氧化碳及氧含量高等特点。因此,近十年来研究者们研发了多种低温水解催化剂,用于COS和CS_(2)的单独催化水解,甚至两种气体的协同催化水解。这些催化剂的成功研发不仅使得水解催化剂的使用温度大幅度降低,而且保持了其较高的水解效率。COS和CS_(2)单独低温水解催化剂主要包括金属氧化物基催化剂、活性炭基催化剂以及类水滑石基催化剂。其中,金属氧化物基水解催化剂主要以γ-Al_(2)O_(3)和TiO_(2)为载体,并且以TiO_(2)作为载体能更好地抑制水解催化剂中毒;活性炭基水解催化剂可通过调控其活性成分与含量以及提高活性炭载体自身品质来增强其低温水解性能;而类水滑石基水解催化剂则是通过调整其层板金属的组成、制备方法及条件使得其具有优异的低温水解性能。此外,由于活性炭具有特殊的物理化学特性,COS和CS_(2)的协同水解催化剂主要是以活性炭基低温水解催化剂为主。本文归纳了COS和CS_(2)低温水解催化剂的研究进展,分别对COS和CS_(2)的单独水解催化剂和协同水解催化剂及其催化水解机理进行了介绍,分析了低温水解催化剂研发所面临的问题并提出未来可尝试的研究方向,以期开发更多COS和CS_(2)协同水解的低温催化剂,更重要的是,为今后钢铁行业副产煤气中COS和CS_(2)协同水解低温催化剂的研究方向及工业化应用提供参考。