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Un artículo de investigación publicado en la revista Informes científicos informó sobre un prometedor adsorbente nanocompuesto de óxido de metal trinario para fines de desulfuración profunda. Se utilizó un enfoque de coprecipitación de un paso para preparar el nanocompuesto de óxido de Mn-Zn-Fe para SO2 yh2Eliminación de gas S a temperatura ambiente.
![Nanocompuesto asequible para la adsorción de gases peligrosos](https://d1otjdv2bf0507.cloudfront.net/images/news/ImageForNews_39681_16632613880804418.jpg)
Estudio: Nanocompuesto de óxido de metal ternario para la eliminación de gas H2S y SO2 a temperatura ambiente en condiciones húmedas. Crédito: PVRM/Shutterstock.com
Las amenazas de H2S y SO2
Dióxido de azufre (SO2) y sulfuro de hidrógeno (H2S) son contaminantes del aire que causan graves problemas ambientales y de salud humana. Sulfuro de hidrógeno (H2S) el gas es incoloro, huele a huevos podridos y es muy tóxico, corrosivo e inflamable.
Ceniza2S es más denso que el aire, tiende a acumularse en lugares bajos con poca ventilación. Es irritante para la garganta, la nariz y los ojos a solo cinco partes por millón (PPM) y es letal en concentraciones superiores a 1000 ppm. H2El gas S puede convertirse en dióxido de azufre (SO2) y su posterior hidrólisis puede provocar lluvia ácida.
ASI QUE2 es un gas incoloro, tóxico y de fuerte olor. Puede causar una variedad de problemas respiratorios, incluidas infecciones pulmonares y bronquitis crónica. Exposición a SO2 Las concentraciones superiores a 100 ppm pueden resultar fatales.
Las centrales térmicas y los gases de escape de los automóviles son las principales fuentes de SO2 en la atmósfera. Para minimizar la contaminación del aire y prevenir situaciones peligrosas como la lluvia ácida y la formación de smog, la eliminación de SO2 yh2S desde sus puntos de partida es obligatorio.
Mecanismo de quimisorción de H2S y SO2
La quimisorción de H2S y SO2 sobre una superficie adsorbente es una técnica sencilla y económica para reducir y mineralizar estos gases en sustancias no tóxicas como azufre y sulfatos.
La quimisorción es particularmente efectiva en actividades fundamentalmente exigentes y financieramente exigentes, como la limpieza de gas natural y la desulfuración de gases de combustión.
Los óxidos de metales son bastante prometedores a este respecto debido a la presencia de sitios débilmente básicos además de los grupos hidroxilo básicos. Estos pueden entrar en contacto con H2S y SO2 Gases que son de naturaleza ácida y actúan como donantes de electrones.
Cuando las moléculas de agua también están presentes, la reactividad superficial de los óxidos metálicos hacia H2S y SO2 los gases se amplificarían.
La capa de agua sobre la superficie del óxido metálico primero sufre una reacción disociativa, aumentando la concentración de hidroxilo. La capa de agua sobre la superficie del adsorbente luego disuelve el H2S y SO2 moléculas de gas, lo que disminuye la energía de activación para el contacto reactivo con la superficie del óxido metálico y finalmente favorece el proceso de adsorción química.
¿Qué hicieron los investigadores?
El equipo utilizó un enfoque de coprecipitación de un solo paso para fabricar un nanocompuesto de óxido metálico trinario Mn-Zn-Fe económico para SO2 yh2Eliminación de gas S a temperatura ambiente en ambientes húmedos.
para SO2 yh2Se eligieron concentraciones de 100 y 500 ppm para demostrar con precisión la utilidad industrial y la eficacia en la eliminación de estos contaminantes.
El óxido de metal se desempeñó mejor en ambientes húmedos y completamente mineralizado a subproductos no tóxicos.
Además de explorar los componentes que influyen en el mecanismo de adsorción, la cinética de adsorción se ha estudiado a fondo utilizando varios métodos de microscopía y espectroscopia.
Hallazgos importantes
Se utilizaron dióxido de manganeso, óxido de zinc y ferritas para fabricar el nanocompuesto de óxido metálico. El nanocompuesto resultante se evaluó mediante quimisorción a temperatura ambiente en entornos húmedos y secos para la eliminación de gas SO2 y H2S.
La disolución y el colapso de SO2 yh2Las moléculas de gas S en la capa de agua superficial permitieron que el adsorbente mostrara una mayor capacidad de eliminación de gas en ambientes húmedos. El óxido metálico mostró una mejor capacidad de adsorción a cargas de adsorbente y velocidades de flujo más bajas.
H2El gas S se mineraliza a azufre, sulfuro y sulfito, según lo confirma un estudio espectroscópico exhaustivo. Los procesos redox de hierro y manganeso regularon el proceso de mineralización en presencia de oxígeno molecular y agua adsorbida.
Aunque los iones de zinc no participaron en la reacción de oxidación, Zn2+ muy probablemente reaccionó con los sulfitos y sulfuros. ASI QUE2 La mineralización se asoció con la producción de sulfato impulsada por la actividad redox del hierro y el manganeso en un ambiente oxidante.
Los resultados de la investigación indicaron que el nanocompuesto de óxido de metal trinario podría mineralizar bajas concentraciones de SO2 yh2Eliminación de S y gas en ambientes secos-húmedos.
El equipo finalmente desarrolló un material de adsorción único para la mineralización efectiva y la eliminación de gases de sustancias dañinas que contienen azufre que podría resultar útil en operaciones de desulfuración profunda.
Relación
Gupta NK, Kim EJ, Baek S, Bae J y Kim KS (2022). Temperatura ambiente H Nanocompuesto de óxido de metal ternario2S y SO2 Eliminación de gases cuando está húmedo. Informes científicos, 12. Disponible en: https://www.nature.com/articles/s41598-022-19800-6
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