Mn-Fe改性多孔碳基磁性吸附剂对Hg⁰的脱除性能及机制 

摘要：研究采用溶胶凝胶法制备了一系列Mn-Fe改性多孔碳基磁性吸附剂(Mn_xFe_y/C)，并评价了其对气态单质汞(Hg⁰)的脱除性能及抗SO₂中毒性能。采用SEM、TEM、BET、XRD、H₂-TPR、Raman、XPS等方法对吸附剂理化结构进行了分析，以此探讨了不同Mn_xFe_y/C吸附剂性能差异的内在原因。结果表明，在反应温度150 ℃，Hg⁰浓度250 μg/m³条件下，Mn₂Fe₁/C的Hg⁰脱除性能最好，达到99.99%。适当含量Fe的加入会引起Mn-Fe间强相互作用，发生Mn³⁺+Fe³⁺→Mn⁴⁺+Fe²⁺的氧化还原循环，促进Mn⁴⁺的生成，同时降低Mn-O-Mn的化学键强度，增加氧空位(O_v)、活性氧物种(O_α)浓度，从而增强Hg⁰的吸附脱除性能。此外，Mn₂Fe₁/C具有良好的抗SO₂性能，在2000 ppmSO₂浓度下其Hg⁰脱除率依然保持在80%以上。XPS表明Fe能保护大部分Mn活性位点免受SO₂中毒，同时抑制了吸附剂表面硫酸盐的形成与沉积。Mn₂Fe₁/C可以通过磁分离从粉煤灰中分离出来，其经4次吸附再生循环后仍有95.69%的Hg⁰脱除效率，具备优越的再生能力，是一种具有应用前景的燃煤烟气汞吸附剂。

作者：张敬东，杨娇羽，揭翠，李鸿鹄，彭喜燕，安淼

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20240913.009