Application of TG-FTIR to study SO2 evolved during the thermal decomposition of coal-derived pyrite

The thermal decomposition of the coal-derived pyrite was studied using thermogravimetry combining with Fourier-transform infrared spectroscopy (TG-FTIR) techniques to gain knowledge on the SO2 gas evolution process and formation mechanism during the thermal decomposition of the coal-derived pyrite. The results showed that the thermal decomposition of the coal-derived pyrite which started at about 400 ◦C was complete at 600 ◦C; the gas evolved can be established by combining the DTG peak, the Gram–Schmidt curve and in situ FTIR spectroscopic evolved gas analysis. It can be observed from the spectra that the pyrolysis products for the sample mainly vary in quantity, but not in species. It was proposed that the oxidation of the coal-derived pyrite started at about 400 ◦C and that pyrrhotite and hematite were formed as primary products. The SO2 released by the thermal decomposition of the coal-derived pyrite mainly occurred in the first pyrolysis stage between 410 and 470 ◦C with the maximum rate at 444 ◦C. Furthermore, the SO2 gas evolution and formation mechanism during the thermal decomposition of the coal-derived pyrite has been proposed.

Catalytic reduction of SO2 by CO over Pt l Au m (CO) n: a first-principles investigation

The catalytic activities, to the reduction of SO2 by CO, of clusters PtlAum (l + m = 2) with or without preadsorbing CO molecules are investigated using first-principles density functional theory. We find that the PtAu(CO)n (n = 1–3) clusters show more excellent catalytic properties than either pure metallic catalysts. Preadsorption of CO to the catalysts could effectively avoid platinum-based catalyst sulfur poisoning; as more CO molecules preadsorbed to the catalysts, the energy barriers for the carbonyl sulfide (COS) molecule’s desorption from the catalyst are remarkably decreased. We propose an ideal catalytic cycle to simultaneously get rid of SO2 and CO over the catalysts PtAu(CO)3.

A solid-state probe for SO2/SO3 based on Na2SO4 I electrolyte

Conductivity measurements as a function of temperature and partial pressures of SOs, SO2, and O2, and transference experiments indicate that the transport number of Na + ions is unity in Na2SO4-I. A concentration cell based on this electrolyte Pt, O2' + SO2' + SOs'/Na2SO4-I/SOa" + SO~" + O~", Pt produces emf's that are in agreement with those calculated from the Nernst equation when equilibrium is assumed between the gas species at the electrodes. The cell can be used for monitoring the SO#SOs pollution in air, and in combination with an oxygen probe can be used for the determination of SO=/SOs concentrations in coal combustion reactors, for the evaluation of the partial pressure of $2 in coal gasification systems, and for emission control in nonferrous smelters using sulfide ores. The probe is similar to that developed recently by Gauthier et aL (4, 5) using K=SO4 as the electrolyte, but can operate at higher pressures of SO3. Because of the greater polarizing power of the Na+ ion compared to the K + ion, Na2S207 is less stable and can be formed only at a considerably higher pressure of S03 than that required for K~20~.

A galvanic sensor for SO3/SO2 based on CaF2/CaSO4 couple

Measurements on the solid state cell, View the MathML source using single crystal CaF2 as the solid electrolyte and CaSO4 as an auxiliary electrode, indicate that the EMF is in agreement with that predicted by the Nernst equation when equilibrium is assumed in the gas phase near the electrodes. The cell can be used to measure the View the MathML source content of gases at temperatures near 1200 K, where approximately 2 h ate required to obtain a steady EMF, without the use of catalysts to improve the kinetics of exchange reaction in the auxiliary electrode. For most applications, the cell EMF will be affected by the presence of water vapour in the gas phase. The cell is well suited for thermodynamic measurements on sulfates, pyrosulfates and their solid and liquid solutions.

Estudio de la factibilidad de aplicación, a escala planta piloto, del catalizador Cr2O3/Al2O3 en la reducción de emisión de SO2 a la atmósfera, proveniente de fuentes fijas : avances 2013

Resumen: Se planificaron las experiencias con el objeto de analizar el comportamiento del catalizador en la columna metálica de mayor diámetro. Se modificaron las masas usadas para verificar la eficiencia de retención respecto de la masa. Se realizaron ciclos de adsorción, desorción y readsorción sobre una misma muestra para determinar variaciones en la eficiencia del catalizador. En otra fase, en colaboración con el Dr. V. A. Ranea y el Dr. E. E. Mola (INIFTA, UNLP), se desarrolló el estudio teórico de la adsorción de moléculas de SO2, CH4, CO2, O2 y CO sobre Cr2O3(0001) mediante Teoría del Funcional Densidad (programa VASP, Vienna Ab-initio Simulation Package), y el estudio de la cinética de la reacción entre CH4, SO2 y el O2 junto con la presencia de especies sulfito y sulfato. Este estudio permitió hallar los sitios preferenciales de adsorción de S0 y la posible competencia con SO2 experimentalmente y por cálculos teóricos. Experimentalmente, se observa que la eficiencia de adsorción del catalizador respecto al SO2 es cercana al 100%. Se observa un pico de termodesorción a 1120 K. Luego, se estudió la oxidación de CH4 con SO2. Se observa que hay producción de CO2 desde temperatura inicial, seguida de un aumento significativo en la formación de CO2 hasta 330-340 K. Luego, la producción de CO2 se mantiene aproximadamente constante. Mediante el empleo de la ecuación de Arrhenius y resultados experimentales, se obtuvo la energía de activación de la reacción global, de 7 Kcal/mol. Mediante estudios teóricos, se determinó que la energía de quimisorción del SO2 sobre el Cr2O3 es de -3.09 eV para la configuración más estable, una energía de adsorción de O2 en estado disociativo de -1.567 eV, una energía para CH4 sobre O2 adsorbido previamente de -0.335 eV, y -0.812 eV para la configuración más estable de CO2 sobre el sustrato.

Estudio de la reducción de SO2 con CH4 en presencia de O2 a altas temperaturas, sobre catalizador de Cr2O3 soportado en alúmina

Resumen: Se propone utilizar un óxido como el Cr2O3 como catalizador ya que se ha determinado anteriormente, en la primera etapa de esta investigación, (“Estudio comparativo de la retención de SO2 sobre óxidos de metales de transición soportados en alúmina”), que la retención de SO2 sobre su superficie es un proceso de quimisorción con formación de especies sulfito superficiales sobre sitios básicos y un proceso de óxido reducción del ión metálico. Apoya este mecanismo el hecho de que la cantidad de SO2 adsorbido es función de la temperatura. La mayor eficiencia del Cr2O3 puede explicarse en base a sus propiedades superficiales, lo cual ha sido utilizado en la segunda etapa de reacción de reducción, ya que se ha completado la etapa inicial de quimisorción. En la segunda etapa de esta investigación (“Estudio de la reacción de reducción de SO2 con CH4 a altas temperaturas sobre catalizador de Cr2O3 soportado en alúmina”), se apuntó al estudio de un nuevo tipo de sinergia entre propiedades ácido-base y propiedades redox en una misma superficie. Esta tercera etapa apuntó a determinar la influencia que tiene el O2 en este proceso, ya que el O2 se encuentra presente en las chimeneas industriales en las condiciones de reacción entre el SO2 y el CH4, y produce modificaciones en los parámetros de reacción. Se experimentó con diferentes masas de catalizador y flujos de los distintos gases, y se estudió la influencia de la presencia de oxígeno en la reacción y particularmente con diferentes flujos del mismo, y la posibilidad de regeneración del catalizador.

Estudio de la factibilidad de aplicación, a escala planta piloto, del catalizador Cr2O3 soportado en alúmina en la reducción de emisión de SO2 a la atmósfera, proveniente de fuentes fijas : avances 2012

Resumen: Se realizaron las experiencias planificadas con el objeto de analizar el comportamiento del catalizador en la columna metálica, para simular condiciones de planta piloto. Se modificaron las masas de catalizador y se realizaron ciclos de adsorción, desorción y readsorción sucesivos sobre una misma muestra, con lo que se determinaron variaciones en la eficiencia del mismo. En otra fase se desarrolló el estudio teórico de la adsorción de O2 y CO2 sobre el mismo sustrato, y el estudio de la cinética de la reacción entre CH4, SO2 y el O2 por medio del programa VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package). Se verificó, a través de los datos experimentales y teóricos y en colaboración con el Dr. V. A. Ranea y el Prof. E. E. Mola (INIFTA, UNLP), la presencia de especies sulfito y sulfato sobre la superficie del soporte. Experimentalmente, se observa que la eficiencia de adsorción del catalizador respecto al SO2 es cercana al 100%. Se observa un pico de termodesorción a 1120 K. Luego, se estudió la oxidación de CH4 con SO2. Se observa que hay producción de CO2 desde temperatura inicial, seguida de un aumento en la formación de CO2 hasta 330-340 K. Luego, la producción de CO2 se mantiene aproximadamente constante. Mediante el empleo de la ecuación de Arrhenius y resultados experimentales, se obtuvo la energía de activación de la reacción global, de 7 Kcal/mol. También se observó que el incremento del flujo de SO2 a valores superiores a 200 ml/min no incrementa la cantidad de SO2 retenida en el rango de 923-1023K. Para un incremento de masa de sustrato catalítico de 0,025 a 0,050 g, la masa retenida de SO2 se incrementa un 70,61%. Mediante estudios teóricos, se determinó que la energía de quimisorción del SO2 sobre el Cr2O3 es de -3.09 eV para la configuración más estable.

Estudio de la factibilidad de aplicación, a escala planta piloto, del catalizador Cr2O3, soportado en alúmina, en la reducción de emisión de SO2 a la atmósfera proveniente de fuentes fijas

Resumen: Se propone utilizar un óxido como el Cr2O3 como catalizador ya que se ha determinado anteriormente, en la primera etapa de esta investigación, (“Estudio comparativo de la retención de SO2 sobre óxidos de metales de transición soportados en alúmina”), que la retención de SO2 sobre su superficie es un proceso de quimisorción con formación de especies sulfito superficiales sobre sitios básicos y un proceso de óxido reducción del ión metálico. Apoya este mecanismo el hecho de que la cantidad de SO2 adsorbido es función de la temperatura. La mayor eficiencia del Cr2O3 puede explicarse en base a sus propiedades superficiales, lo cual ha sido utilizado en la segunda etapa de reacción de reducción, ya que se ha completado la etapa inicial de quimisorción. En la segunda etapa de esta investigación (“Estudio de la reacción de reducción de SO2 con CH4 a altas temperaturas sobre catalizador de Cr2O3 soportado en alúmina”), se apuntó al estudio de un nuevo tipo de sinergia entre propiedades ácido-base y propiedades redox en una misma superficie. La tercera etapa apuntó a determinar la influencia que tiene el O2 en este proceso, ya que el O2 se encuentra presente en las chimeneas industriales en las condiciones de reacción entre el SO2 y el CH4, y produce modificaciones en los parámetros de reacción. Se experimentó con diferentes masas de catalizador y flujos de los distintos gases, y se estudió la influencia de la presencia de oxígeno en la reacción y particularmente con diferentes flujos del mismo, y la posibilidad de regeneración del catalizador.En esta cuarta y última etapa se están estudiando los cambios que se producen en la reacción al pasar de escala laboratorio a planta piloto utilizando una columna de mayor diámetro construída en metal. A través de los datos experimentales se está estudiando, en conjunto con el INIFTA, la presencia de especies sulfito y sulfato sobre la superficie del soporte. Adicionalmente, por medio del programa VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package), se analiza la interacción entre los reactivos gaseosos y el soporte.

Study of thin-film SO2 gas sensors by photometric and ellipsometric methods

Pt-, Pd-, and Zr-doped SnO2 thin films and dopant-free VOx films were fabricated by planar magnetron sputtering. Tests for sensitivity to SO2 for all samples were conducted at 180 degreesC, and the sensitivities were investigated ex situ with photometric and ellipsometric methods at room temperature. It was found that the optical sensitivities as well as the sensitive wavelength region for SnO2 films could be tuned by doping. The Pd-doped SnO2 films had good sensitivity in the visible range, and the Zr-doped in the near IR. The dominant sensitive wavelength region for VOx films fell into the visible range, and the ratio of the sensitivity in the visible to that in the near IR increased with O-2/Ar in the depositing atmosphere. (C) 2001 society of Photo-Optical instrumentation Engineers .