壳聚糖吸附剂脱除燃煤模拟烟气中汞的试验研究

采用在线检测法检测了纯氮气气氛下及模拟烟气气氛下高分子化合物壳聚糖吸附剂对单质汞的吸附特性,结果表明,温度升高有利于脱汞反应的进行,纯氮气氛下脱除汞单质效率不高,60℃时为28.85%, 120℃时升为38.46%;氮氧化物、硫氧化物对汞的脱除有一定的促进作用,在模拟烟气气氛下120℃时吸附剂出口平衡吸附率为48.05%,平均吸附率约68%.红外光谱分析揭示了壳聚糖吸附剂吸附烟气中汞的机理为2个游离氨基与2个羟基鳌合1个汞原子或汞离子.     

改性钙基吸附剂脱汞性能的实验研究

利用固定床反应器,研究了添加剂种类、相对湿度(RH)和温度(Ta)对改性钙基吸附剂脱汞性能的影响,并根据吸附剂反应后的理化特征揭示了吸附过程机理。结果表明:KMnO_4改性钙基吸附剂的脱汞效率高于NaClO_2改性钙基吸附剂;在RH=60%~100%条件下,单位质量吸附剂汞吸收量与相对湿度呈正相关;在T_a=60~90℃范围内,随着反应温度的升高,吸附剂单位质量汞吸收量呈先升高后减小而后再升高的趋势。     

香蕉皮对汞的吸附特征研究

以香蕉皮作为吸附剂,探究其用量与粒径、pH、吸附时间、温度和汞的初始浓度等因素对汞吸附效果的影响。结果发现,随香蕉皮吸附剂用量的增加与粒径的减小、pH的增大、汞的初始浓度的降低和反应温度的升高,溶液中汞的去除率均呈逐渐增高的趋势;在吸附剂用量 ≥ 0.075 g、粒径 ≥ 60目、pH ≥ 5、汞的初始浓度 ≤ 200 mg/L和室温 ≥ 23℃条件下,吸附时间 ≥ 20 min时,汞去除率 > 90%。Langmuir、Freundlich和Temkin等温吸附模型对吸附过程均具有较高的拟合度;符合伪二级动力学模型;吸附反应是自发进行的,且为吸热过程;吸附过程较为复杂,颗粒内的扩散不是唯一控制吸附反应过程的因素或步骤。香蕉皮对汞的吸附具有吸附剂用量少,在较宽的pH范围和温度条件下对不同浓度汞均具有较高去除率的优点,可广泛应用于含汞废水的处理,发展潜力较好。     

锰负载对磁性铁氧化物吸附Hg0的影响

针对催化氧化脱汞存在催化剂难以回收和抗硫性能差的问题,采用共沉淀法合成纳米磁流体粒子,并负载Mn氧化物得到Mn/γ-Fe_2O_3,同时通过固定床吸附实验考察了吸附剂对模拟烟气中汞吸附的特性及规律,探讨了吸附剂对汞的吸附机理。结果表明:磁性Mn/γ-Fe_2O_3复合纳米颗粒在模拟烟气条件下对汞表现出优异的吸附性能,在200℃时,500 min内平均穿透率达到13%,且几乎不受SO_2的影响,表现出良好的耐受性。零价汞吸附的反应机制主要遵循Mars-Maessen机制,无氧情况下,主要由金属氧化物提供晶格氧参与反应,反应生成弱吸附态汞产物;有氧条件下,金属氧化物消耗的晶格氧能够得到补充,并且在O_2的助力下形成强吸附态产物。     

Ce-Mn/TiO2吸附剂的脱汞性能及抗SO2特性

采用浸渍法制备Mn/TiO₂（MT）、Ce/TiO₂（CT）和Ce-Mn/TiO₂（CMT）脱汞吸附剂,在固定床脱汞实验台上研究吸附剂的脱汞性能.结果表明,吸附温度为100~200℃时,3种吸附剂的脱汞性能均随温度的升高而增强;而在200~300℃范围内,脱汞效率均出现不同程度的降低.MT、CT及CMT吸附剂的脱汞效率在200℃时达到最高,分别为91%、58%和95%.MT和CT吸附剂的抗SO₂性能较弱,在N₂+6% O₂+1000×10^-6SO₂烟气条件下,30min内脱汞效率均下降到50%,而CMT吸附剂在2h内仍能保持80%以上的脱汞效率,表明在MT中掺杂Ce不仅可以提高吸附剂的脱汞性能,还可以增强抗SO₂性能.利用N₂吸附/脱附、X射线衍射（XRD）、H₂-程序升温还原（H₂-TPR）和X射线光电子能谱（XPS）等方法对吸附剂的物理化学性质进行表征,并对吸附产物进行热重分析（TG）和程序升温脱附实验（TPD）,阐明了CMT脱汞吸附剂的抗SO₂特性机理.Ce的掺杂,提高了活性组分在吸附剂表面的分散度及Mn⁴⁺的比例;相比于MnO₂,CeO₂可优先与SO₂反应,抑制了SO₂对Mn⁴⁺的毒害作用,从而提高了抗硫性能.     

FeCl3改性MOFs在低温下对Hg0的吸附性能

为提高吸附剂对Hg0（零价汞）的吸附效率,利用MOFs（金属有机框架）材料发达的孔隙结构和高比表面积（1 997.010 0 m2/g）,采用FeCl₃溶液浸渍改性,制备了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）用于脱除Hg0.在小型固定床反应器上考察了浸渍浓度、反应温度、氧含量等对Hg0去除的影响.结果表明:FeCl₃@MIL-101（Cr）在进口ρ（Hg0）为2×10-3 mg/L,c（FeCl₃）为0.2 mol/L,反应温度60℃,气体流速400 mL/min,φ（O₂）为1%的条件下,吸附穿透时间长达62 h,相应的吸附容量为14.27 mg/g.在此基础上,进一步利用BET（比表面积测试）、SEM（扫描电镜）-EDX（能量色散X射线光谱）、XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱）等常用表征手段研究了改性前后吸附剂的物理化学特性,证明了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）吸附零价汞是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,含氯官能团在吸附Hg0过程中也发挥了相当大的作用,并且氧气可促进其吸附效果.最后,分析了其吸附机理.研究显示,该种吸附剂在低温条件下具有较为优良的脱汞性能,应用前景良好.      

氯化氢气体对液相氧化吸收脱汞效率的影响研究

以K_2S_2O_8、KMnO_4溶液作为氧化吸收液,在原N_2载气的基础上混入不同比例的HCl气体,分析了HCl浓度和反应温度对各体系脱汞效率的影响。结果表明:KMnO_4氧化吸收脱汞体系对于HCl的适应性较好,氧化吸收效率较高,可作为氧化吸收脱汞试剂; K_2S_2O_8/Fe~(2+)体系对Hg0氧化吸收效率较高,但当HCl浓度80 mg/m~3时,氧化吸收效率成下降趋势;在反应温度为20～80℃的条件下,KMnO_4体系的脱汞效率相对稳定,HCl对于氧化吸收体系有正向促进作用;随反应温度的提高,K_2S_2O_8/Fe~(2+)体系脱汞效率呈先升高加后降低的趋势,反应温度为40℃时的脱汞效率最高,达到99.76%。     

HDTMA改性粉煤灰沸石对水中铬酸盐的吸附

以自制HDTMA-粉煤灰沸石为吸附剂,对铬酸盐的吸附进行了实验研究。讨论了吸附剂的投入量、废水pH值、吸附温度和吸附时间等各因素对Cr（VI）去除率的影响。研究表明：pH值对Cr（VI）的吸附效率无显著影响,且在HDTMA-粉煤灰沸石的投加量为20 g/L、吸附温度为30℃、吸附时间为60 min的条件下,Cr（VI）的去除率可达90%左右。     

再生条件对钾基CO_2吸附剂吸附性能的影响

通过固定床实验研究了再生条件对钾基CO2吸附剂吸附性能的影响。深入分析了再生温度和气氛对吸附穿透时间和饱和吸附量的影响。研究发现,当再生温度为200℃,N2气氛下再生时效果最佳,在此条件下再生后钾基CO2吸附剂循环性能良好,10次循环后仍然能有很好的吸附效果;再生气氛中有H2O或CO2时会影响再生反应的进行,不利于吸附剂的再生。     

SCR气氛下Ce-W/TiO2催化剂的脱硝协同脱汞特性

在固定床反应器上研究了反应温度和烟气组分对Ce-W/TiO₂（物质的量比Ce：W=2：1）催化剂脱硝协同脱汞活性的影响.结果表明：反应温度对该催化剂的脱硝脱汞效率影响显著,在280~400℃温度区间,脱硝效率随温度升高而升高,而脱汞效率在温度为280℃与360℃的条件下较高,360℃时兼具最好的脱硝与脱汞效率.在SCR气氛中,HCl对Hg⁰的氧化脱除有极大的促进作用,低浓度的HCl也有利于脱硝效率的提高,但HCl浓度过高对NO的脱除有抑制作用;SO₂的存在对脱硝过程可起到促进作用,对Hg⁰的氧化有抑制作用.利用BET,XRD,SEM,TPD,XRF,NH3-TPD等分析手段对反应前后催化剂进行表征,结果表明：Ce-W/TiO₂无微孔结构,活性组分CeO₂和WO₃以高度分散的形式分布于载体表面.280℃条件下部分Hg以HgCl₂的形式吸附于反应后催化剂表面,随着反应温度的升高催化剂表面吸附态的汞急剧降低.SCR气氛中的HCl与SO₂会影响催化剂表面酸性,同时增加Cl和S元素含量,进而影响该催化剂的脱硝与脱汞效率.     

FeCl3改性钢渣脱除燃煤烟气中Hg0的研究

以钢铁厂废弃钢渣为原料,以丙酮溶液为分散剂制备FeCl₃改性材料,在固定床吸附评价装置上考察了钢渣在FeCl₃改性前后对模拟烟气中Hg脱除效果的影响,并结合吸附试验与微观表征对改性催化剂的脱汞性能进行分析.结果表明:氯是FeCl₃改性钢渣吸附剂的主要活性组分,FeCl₃的掺入使钢渣的比表面积由1.06 m2/g提高到1.32 m2/g,进而提高吸附剂的汞吸附容量,经FeCl₃改性后废弃钢渣对汞的脱除效率比未改性前提升了3.2倍.SO₂的存在降低了FeCl₃改性钢渣材料的脱汞性能,持续通入的SO₂与吸附剂接触占据了部分孔道和表面活性位点,使得对单质汞的吸附效率下降,200℃时含有SO₂时的FeCl₃改性钢渣吸附剂吸附量比未通入SO₂气体的改性材料降低了75.57%;在含有HCl气体的烟气体系中,FeCl₃改性钢渣材料对汞的脱除效率从3432.70 ng/g升至10341.10 ng/g,并且随着反应温度的升高零价汞向氧化态汞转化的效率增加.研究显示,SO₂的存在降低了FeCl₃改性钢渣吸附剂的脱汞性能,而HCl气体有效地促进了FeCl₃改性钢渣吸附剂对零价汞（Hg0）的脱除.      

负载型钾基吸附剂的CO2吸附机理及失效特性

为获得不同载体钾基吸附剂对CO_2的吸附机理,对3种载体(循环流化床锅炉飞灰、活性炭和氧化铝)和3种K_2CO_3理论负载量(10%、30%和50%)改性条件下的吸附剂进行了研究,获得了反应温度(50、60、70、80和90℃)及CO_2浓度(5%、7.5%、10%、12.5%和15%)对吸附剂CO_2吸附性能的影响,同时利用比表面积及孔隙度分析仪和X射线衍射仪研究了负载和反应前后吸附剂的微观特性,结合其反应动力学过程,探明其影响机理。结果表明:3种吸附剂的最佳理论负载量为30%,且70℃的反应温度和12.5%的CO_2浓度为最佳反应工况;K_2CO_3/AC吸附剂的实际负载量和CO_2吸附性能最优,而K_2CO_3/Al_2O_3吸附剂则最差;吸附剂的碳酸化反应过程中,相比比孔容积,比表面积发挥更重要的作用;随着反应温度的升高,内扩散阻力显著增强;SO_2和HCl会与K_2CO_3反应生成新的物质导致吸附剂逐渐失效,3种吸附剂中K_2CO_3/AC的循环失效性能最好。     

低温等离子强化复合钙基吸附剂脱汞实验研究

在固定床吸附实验台上对低温等离子改性前后的复合钙基吸附剂进行脱汞实验,深入探究SO₂和O₂对具有较高孔隙率和比表面积的复合钙基吸附剂脱汞性能的影响.并通过多种表征手段和方法分析复合钙基吸附剂对Hg⁰的吸附机理.实验结果表明,由于等离子改性提高了吸附剂表面的含氧官能团的相对含量,经等离子改性的复合钙基吸附剂的脱汞效率有明显提高.在N₂+0.07% SO₂+6% O₂气氛下,吸附剂脱汞效率相比于无氧气氛由23.7%增至91.2%,吸附剂脱汞效率明显提高.此时吸附剂表面的羟基、酯基官能团作为主要反应活性位点,而羰基官能团的作用不明显.O₂的存在促使活性炭表面由碳原子不饱和键形成的活性位增加,促进了Hg⁰的吸附,同时生成多种汞化合物.随着SO₂浓度升至0.15%,改性复合钙基吸附剂表面活性位再次出现不足,此时SO₂抢夺Hg⁰的吸附位点,脱汞效率降至23.3%.     

CeCl3/活性炭纤维去除模拟烟气中单质汞的实验研究

运用等量浸渍法制备了一系列CeCl3/ACF去除剂,研究了不同负载量、不同温度和不同烟气成分对其脱汞效果的影响,并采用BET和XRD 等手段对去除剂的理化性质进行了表征.结果表明,负载CeCl3后显著改善了活性碳纤维的脱汞能力,在本实验条件下,CeCl3的最佳负载量为5%(质量分数);当反应温度低于140°C时,去除剂的脱汞效率随着温度的升高而升高,当反应温度超过140°C后,去除效率随温度的升高而下降; 通过考察NO、SO2和水蒸气对ACF脱汞效果的影响发现,NO对单质汞脱除具有一定的促进作用,不同浓度的NO与单质汞的脱除效率之间存在正相关关系;SO2对单质汞的脱除具有抑制作用,且脱除效率随着SO2浓度的增加而下降;水蒸气对单质汞的脱除具有阻碍作用.     

载铜氮化碳纳米片对单质汞的吸附脱除特性

用简易热剥离法合成了氮化碳纳米片（CNNS）,再通过等体积浸渍法将铜负载于CNNS表面合成了载铜CNNS吸附剂,用于低温下吸附脱除气态单质汞（Hg⁰）.利用氮气吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段对吸附剂进行表征.结果表明：CNNS对Hg⁰具有良好的吸附性能,吸附温度为120℃时,脱汞效率约为54.2%;载铜修饰可极大提高CNNS的脱汞活性,脱汞效率在40~240℃温度范围内均大于82.3%,这归因于铜与氮化碳间的紧密接触.煅烧温度对载铜CNNS的脱汞活性影响较大,最佳煅烧温度为200℃.通过载铜修饰可有效活化CNNS,提高其对Hg⁰的氧化能力,这可能归因于铜离子与氮化碳之间的莫特-肖特基电子转移效应.SO₂和水蒸气对载铜CNNS的脱汞性能有抑制作用.     

载溴竹炭的脱汞特性研究

为获得脱汞性能高的烟气汞吸附剂,采用化学浸渍法对廉价的生物质竹炭进行溴化学改性,并在小型实验台架上考察了载溴竹炭的脱汞性能。对改性前后的样品进行了BET和XPS表征分析以研究表面官能团在改性过程中的转化规律和脱汞机理。结果表明:改性后竹炭具有超强的脱汞能力,特别是在140℃时,其脱汞效率仍保持在100%。改性后竹炭具有更多的利于脱汞的官能团,其主要靠化学吸附脱汞。烟气中低浓度的SO2与NO对汞的脱除有一定的抑制作用,在相同的实验条件下,SO2对吸附剂脱汞的抑制作用更加明显。     

酸改性对褐煤半焦脱除烟气中元素态汞性能的影响

为减少燃煤烟气中零价汞的排放,利用HCl和HNO3溶液对褐煤半焦改性研制了一种高效、低成本的吸附剂.运用酸碱滴定、Boehm滴定、BET、SEM和FTIR等技术对半焦吸附剂的表面特性进行表征与分析,利用固定床吸附实验装置及烟气测汞仪在线考察了半焦吸附剂对气态Hg0的吸附特性.结果表明,酸改性使半焦灰分含量降低,增加了半焦比表面积和羧基、酚羟基等官能团含量.酸改性处理可提高半焦对元素态单质汞的脱除效率,特别是盐酸溶液改性褐煤半焦可使吸附温度为140℃时的脱汞效率显著提高,这与改性半焦表面羧基、酚羟基和C-Cl官能团的含量及性质有关,半焦表面这些官能团能为Hg0的化学吸附提供活性位.     

氯化铁改性活性炭吸附Cr(VI)的性能研究

采用氯化铁溶液对活性炭进行改性,制备了氯化铁改性活性炭(Fe-GAC)。采用比表面积测定和孔容分析、扫描电镜分析以及Boehm官能团滴定等方法,对改性前后活性炭的表面理化性质进行表征。以含Cr(VI)废水为处理对象,考察了吸附剂投加量、时间、p H值、初始浓度、反应温度对吸附性能的影响。结果表明:对于浓度为10 mg/L的Cr(VI)溶液,Fe-GAC和GAC的最佳投加量为4 g/L时,去除率分别为98.23%和78.32%,吸附平衡时间均为300 min;在p H值4~10的范围内,吸附剂对Cr(VI)的去除率随着溶液p H值的增大而减少,吸附剂对Cr(VI)的去除率均随着溶液初始浓度的增大而减小。在15℃到35℃范围内,随着温度的增加,吸附剂对水中Cr(VI)的去除率均略有增加,吸附反应属于吸热反应。吸附过程与Langmuir吸附等温线方程及Lagergren准二级动力方程拟合较好,相关系数R2都在0.99以上。     

Mn-Co/MCM-41吸附剂表征及脱除烟气中单质汞研究

针对燃煤烟气中单质汞(Hg0)不溶于水而颇难去除的问题,采用浸渍法制备了不同Mn和Co物质的量比的Mn-Co/MCM-41介孔分子筛吸附剂,在固定床实验台架上考察了各吸附剂的脱汞效率.采用N2吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对吸附剂进行了物理化学性质表征.结果表明:Mn和Co复合后,吸附剂的脱汞效率显著提高.Mn/Co物质的量比为3/1时,吸附剂的脱汞效率最高,反应温度为150℃时,其脱汞效率高达90%.与单一组分Mn或Co负载MCM-41吸附剂相比,Co的掺杂不但使Mn和Co在MCM-41上的分散更均匀,还会促进Mn3+和Mn2+向Mn4+的转化和提高吸附剂的还原特性,增强吸附剂的脱汞性能.     

用活性炭吸附法脱除氮氧化物的研究

应用活性炭进行了氮氧化物（Nox）的吸附试验研究。讨论了活性炭种类、填充质量、反应温度、氧气含量、活性炭的预处理等因素对NOx吸附效果的影响。研究结果表明：不同种活性填料对于吸附性能影响显著。吸附剂的质量、氧气含量增加，穿透时间变长；气体中NOx的体积百分比变大，穿透时间先增长后下降，在NOx的体积百分比约为25％时吸附效果最好；温度升高，穿透时间变小；预处理能提高穿透时间。