چکیده
مساحت سطح روی سولفید (Zns) با استفاده از ذرات نانوساختار تولید شده با روش رسوب گیری از فاز مایع به طور موفقیت آمیزی افزایش یافت. سپس رو ی سولفید با بالاترین سطح (نانو-روی سولفید) 196.1 مترمربع بر گرم برای حذف جیوه عنصری (Hg0) از گاز ناشی از سوختن زغال سنگ در دمای نسبتا بالا (140 تا 160 درجه سانتیگراد) استفاده شد. به دلیل زیاد بودن مناطق گوگرد سطحی در نانو-روی سولفید که دارای قابلیت اتصال بسیار بالایی با Hg0 هستند، نانو-روی سولفید ظرفیت جذب Hg0 خیلی بیشتری نسبت به روی سولفید بالک معمولی نشان می-دهد. Hg0 ابتدا روی سطح جادب جذب شد و سپس با گوگرد سطحی مجاور واکنش داده و پایدارترین ترکیب جیوه، HgS، را به وجود آورد که با آنالیز طیف بینی فوتوالکترون پرتو ایکس و یک آزمایش دفع سطحی برنامه ریزی شده با دما تایید شد. در دمای بهینه 180 درجه سانتیگراد،ظرفیت متعادل جذب Hg0 برای نانو-روی سولفید(غلظت Hg0 ورودی برابر با 65 میگروگرم بر مترمکعب بود) از 497.84 میکروگرم بر گرم بیشتر بود. در مقایسه با چند کربن فعال تجاری که به صورت انحصاری برای حذف فاز گازی جیوه استفاده می شوند، نانو-روی سولفید هم در مورد ظرفیت جذب و هم نرخ جذب بهتر عمل کرد. با این عملکرد عالی حذف Hg0، نانو-روی سولفید غیر کربنی می تواند جایگزین مناسب کربن فعال برای حذف Hg0 در نیروگاه های مجهز به دستگاه های کنترل ذرات معلق باشد، همچنین روشی برای استفاده مجدد از خاکستر به عنوان یک منبع ارزشمند به عنوان مثال ماده افزودنی به بتن را نیز پیشنهاد می کند.
بخش تجربی
آماده سازی جاذب. نمونه های Zns با استفاده از روش تخمیر مایع تولید شدند. در یک روند معمولی، محلول آبی یک مولار روی سولفات (ZnSO4، هپتاهیدرات ، 99.5 درصد وزنی، سینوفارم ) و محلول آبی یک مولار آمونیوم سولفید((NH4)2S، 20 درصد وزنی، سینوفارم) با استفاده آب دو بار تقطیر شده تهیه شد. برای تنظیم سطح مقطع جاذب ها با نهایت قدرتشان، مقادیر بسیار کمی از هگزادسیل تریتیل آمونیوم برومید (CTMAB، گرید آزمایشی، 99 درصد وزنی، سینوفارم) به روی سولفات در حال هم خوردن اضافه شد. این با اضافه کردن قطره ای یک مقدار مناسب از محلول یک مولار آمونیوم سولفید تحت شرایط هم زدن شدید برای حفظ نسبت استوکیومتری روی به گوگرد 1:0.98 دنبال شد. ماده کدر حاصله در زمان های متفاوت (از نیم تا 2 ساعت) پیرسازی شد. لایه شناور روی سطح دور ریخته شد و محصولات حاوی محلول سپس سانتریفیوژ شدند و 10 بار با آب دوبار تقطیر شده و سه بار با اتانول بدون آب (درجه تحلیلی، سینوفارم) شسته شدند. رسوب های شیمیایی در آون در یک درجه حرارت بالا برای 12 ساعت خشک شدند تا سفیدرنگ شوند و بعد خرد شده و در الک های با مش 60/80 (250/180 میکرومتر) قبل از این که در آزمایشات حذف جیوه استفاده شوند، الک شدند. با تنظیم شرایط آماده سازی، مانند مقدار CTMAB و زمان پیرسازی، سه نمونه ZnS با مساحت سطح ویژه مختلف به دست آمدند. ZnS با بیشترین سطح مقطع در این مطالعه نانو-روی سولفید نامیده شد.
یک معرف تجاری ZnS (درجه تحلیلی، 99.9 درصد ورنی، علاءالدین ) و دو کربن فعال تجاری (BPL، شرکت کربن فعال کالگون و TX، شرکت کربن فعال تانگسین ) که منحصرا برای حذف جیوه مورد استفاده قرار گرفتند، جهت مقایسه استفاده شدند.
تعیین مشخصات پودر. اندازه گیری سطح ویژه بونوئر-امت- تلر (BET)، با جذب/دفع N2 در دمای -196 درجه سانتیگراد با استفاده از تحلیل گر BET، (میکرومریتیک ، 2020، ASAP) تعیین شد. تمام نمونه ها قبل از اندازه گیری های BET در آون در دمای 110 درجه برای 24 ساعت خشک شدند و برای 12 ساعت در 180 درجه تحت شرایط خلاء گاززدایی شدند. ساختار کریستالی نانو-روی سولفید با استفاده از دستگاه پراش اشعه ایکس (ایکس آردی، سیمنس در500 بروکر) در ولتاژ 40 کیلوولت و جریان 40 میلی آمپر با استفاده از تابش Kα مس (طول موج=0.15406 نانومتر) در محدوده زاویه 10 تا 80 درجه (2θ) با اندازه گام 0.02 درجه بر ثانیه تعیین شد. الگوهای ثبت شده با فایل های افتراق پودر در پایگاه داده PDF-2 برای تعییین فازهای کریستالی مقایسه شدند. یک دستگاه میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) 200 کیلوولتی(تکنای جی2 اف20 اف ای -آی ) با وضوح 0.2 نانومتر برای تصویرسازی میکروساختار و تعیین نانوروی سولفید استفاده شد.
