SCR系统中烟气组分对零价汞氧化效率的影响研究

通过模拟选择性催化还原(SCR)系统,研究烟气组分中HCl、SO2、NO以及O2对于烟气中零价汞(Hg0)氧化效率的影响。实验结果表明:HCl会明显促进Hg0的氧化效率,随着HCl浓度的增大,Hg0的氧化效率呈大幅度上升的趋势,但会逐渐趋于一个常量;SO2的存在会明显抑制Hg0的氧化,当SO2的浓度由105.0 mg/m3升高到525.0 mg/m3时,Hg0的氧化率由93.3%下降到86.7%;NO对于Hg0的氧化有一定的促进作用,当NO浓度由149.2 mg/m3升高到298.4 mg/m3时,Hg0的氧化率由86.7%升高到93.3%;O2是提高Hg0氧化率必不可少的条件,O2含量的增加可以明显促进Hg0的氧化。正交实验表明:4种主要烟气成分对Hg0氧化效率的影响作用排序为:HClO2SO2NO,获得汞的最大氧化效率实验方案为:HCl、O2、SO2、NO的浓度分别为4.8 mg/m3、5%、105.0 mg/m3和186.5 mg/m3。     

基于碳捕集的富氧燃煤烟气联合脱硫脱硝试验研究

富氧燃煤烟气压缩液化CO2的高压低温工况为NO氧化为易溶于水的NO2提供了十分有利的条件.基于小型高压吸收试验装置,采用配制的富氧燃煤模拟烟气,在高压常温下进行了NO、SO2、O2与H2O的吸收反应试验.根据反应前后的气液产物分析,测定了不同组分比例与不同压力下混合气体中NO与SO2的转化率.NO氧化与吸收试验表明,NO转化为HNO3的比率随压力升高而增加,在0.5 ～2 MPa之间增加很快,在2 ～3 MPa之间增速趋丁平缓,压力达3 MPa以上时,90％以上的NO均转化为稀硝酸,且初始NO浓度越高,NO的转化率越大.混合气体中同时存在5O2与NO的联合吸收试验发现,只有少量的NO转化成了NO3-,SO2向H2SO4的转化率随压力升高而增加,初始SO2浓度越大,转化率越高.分析表明,SO2与NO同时存在时SO2先行转化为SO3,NO充当了催化剂,但SO2转化为SO3的一次转化率小于35％,反应酸液产物的多次循环能使SO2的转化率达到90％以上.建议的工艺流程中需采用两座吸收反应塔顺序脱除SO2与NO并回收稀酸溶液,有望在富氧燃煤发电捕集CO2系统中降低脱硫脱硝成本,部分地弥补富氧燃烧机组发电成本的增加.     

粉煤灰负载Fe2O3脱除气态单质汞的试验研究

在固定床反应器中研究了利用燃煤电厂固废粉煤灰(FA)负载Fe2O3所制备的Fe2O3/FA催化剂对气态Hg0的脱除情况,发现Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0的能力.同时,考察了Fe2O3负载量、温度、空速、Hg0浓度、烟气成分等对Fe2O3/FA脱除Hg0的影响.结果表明,Fe2O3/FA对Hg0的脱除能力随Fe2O3负载量(1%~10%)的增加和温度(120~200℃)的升高而增强;Fe2O3/FA在较低的空速和Hg0浓度条件下表现出了更高的脱除Hg0的活性;HCl和O2促进了Fe2O3/FA对Hg0的脱除,而SO2和H2O抑制了Fe2O3/FA对Hg0的脱除.逐级化学提取实验结果证实,Fe2O3将Hg0氧化为Hg2+的化合物并吸附在FA上,这是Fe2O3/FA具有较高的脱除Hg0能力的原因.     

MnOx/a-Al2O3催化氧化燃煤烟气中Hg0的试验研究

在模拟烟气中研究了MnOx/a-Al2O3催化剂对烟气零价汞(Hg0)的催化氧化效果,以及反应条件对Hg0氧化率的影响.结果表明,300℃时催化剂的活性最大,模拟烟气含有20mL/m3 HCl时Hg0的氧化率达到91%.在8000~32000h-1空速范围内,Hg0氧化率保持在90%以上;空速提高到96000h-1时,氧化率开始下降,并与空速成反比.烟气中的SO2与HCl竞争催化剂上的活性位,对催化氧化反应有一定抑制,500mL/m3 SO2使零价汞的氧化率下降约20%.此外,还对MnOx催化氧化零价汞的反应机制进行了探讨.     

气相组分对非热等离子体氧化气相元素汞的影响

采用线串齿轮-管式正极性流光放电反应器产生非热等离子体,考察了放电等离子体参与下烟气中各组分对元素汞氧化的影响.结果表明, CO2的加入和高浓度的NO导致作用于汞的活性粒子减少,从而阻碍元素汞的氧化.在等离子体作用下,部分CO2会与活性粒子作用而转化为CO.加入NO浓度为670mg/m3,电压升高到9.5kV时,仅有37%的元素汞被氧化. SO2的加入能促进元素汞的氧化,而且伴随SO2的氧化和白色HgSO4和Hg2SO4的生成,电压升高到10kV时,反应器出口基本检测不到元素汞. H2O和HCI也具有促进元素汞氧化的作用,这可能是因为氧化性· OH形成得到促进和反应气氛中存在C1-离子.部分元素汞和氧化态汞在荷电后会被等离子体反应器捕集,因此等离子体作用后,气相总汞浓度显著降低.     

活性焦负载MnO2对气态Hg0的吸附脱除研究

研究了活性焦(AC)及负载MnO2的活性焦(MnO2/AC)对气态Hg0的吸附脱除,发现负载MnO2到AC明显提高了其对Hg0的吸附脱除能力.考察了MnO2负载量、温度、Hg0浓度和烟气成分等对MnO2/AC吸附脱除Hg0的影响.结果表明,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力随MnO2负载量的增加而增强;在120～200℃的温度范围内,随着温度升高,MnO2/AC对Hg0的吸附脱除能力增强;O2和HCl对MnO2/AC吸附脱除Hg0具有促进作用,而SO2和H2O具有抑制作用.SEM-EDX和逐级化学提取结果证实,MnO2将Hg0催化氧化为HgO并吸附在AC上,这是MnO2/AC具有较高的吸附脱除Hg0能力的原因.     

酸-碘改性壳聚糖-膨润土脱除单质汞特性及机理分析

为探明烟气中酸性气体(SO2,NO,HCl)和H2O对酸-碘改性壳聚糖-膨润土吸附剂脱除单质汞(Hg0)的影响和脱除机理,在小型固定床试验台架上开展了Hg0脱除的实验研究.结果表明:由于SO2与Hg0在吸附剂表面活性位上存在竞争吸附,SO2抑制吸附剂对Hg0的脱除.H2O和较高浓度(1000μg/m3)的NO对脱汞具有明显地促进作用.由于低温下HCl与Hg0较高的反应能垒,HCl对脱汞没有影响.与单一烟气成分影响相比,在SO2、NO、HCl和H2O的联合作用下,吸附剂的长时间脱汞性能得到大幅提高.机理分析表明壳聚糖首先被酸中的H+质子化,之后再吸附酸与KI反应生成的I2,进而有效地吸附Hg0.量子化学计算表明壳聚糖在酸性条件下对I2具有良好的吸附特性,改性壳聚糖吸附剂对Hg0具有较好的吸附能力,其吸附能约为127kJ/mol.     

燃煤烟气喷射废水协同氧化元素汞试验研究

在热态燃煤试验炉上,利用OHM法、氢化物发生-电感耦合等离子体原子发射光谱(HG-ICP-AES)法,研究了原煤燃烧气态单质Hg(Hg0)、气态二价Hg(Hg2+)及颗粒态Hg(Hgp)分布特性,废水中Cl与Na浓度、烟气中SO2与NO对Hg0的氧化影响。结果表明,试验燃煤F、Cl浓度低,1#和2#燃煤烟气中Hg0占输入总Hg(HgT)比例分别为68.3%和80.6%,而Hg2+比例仅占22.2%和13.1%;在烟气中喷射丙烯酸钠和萘磺酸钠废水的液气比为0.028 Lm3时,1#和2#燃煤烟气Hg2+所占比例分别达到80%和75%以上,而HgP的比例变化不显著;当喷射废水液气比为0.028 Lm3时,1#和2#燃煤烟气的SO2浓度下降11.4%~15.7%和12.2%~17.7%,促进了Cl对Hg0的氧化;而NO对Hg0的氧化不显著。     

影响大气汞化学过程的敏感因子分析

为了分析汞在大气中的化学行为,在一个化学模式中加入汞的气相、气液平衡和液相反应,模拟大气汞及其化合物的演变规律,并分析了气象因子(云、光解率、温度)和化学因子(气态O3、H2O2、HO2、OH和气态零价汞Hg0(g))的初始体积分数对各形态汞及其化合物浓度和Hg0(g)转化率的影响.模拟结果表明,在中等大气污染条件下,Hg0(g)的每小时平均转化率为2.91%.敏感性试验结果表明,云量、光解率、温度、O3和Hg0(g)的初始体积分数对不同形态汞的影响较为显著.云量的增加、光解率的增加、臭氧初始体积分数的升高,各形态汞的平衡时间缩短,除气态氧化汞和一价汞离子外,其他形态汞的平衡浓度均会降低,Hg0(g)的转化率增加.温度增加将抑制Hg0(g)的转化.Hg0(g)的初始体积分数增加,各形态汞的浓度升高,但其平均转化率没有显著变化.不同因子对汞化学过程的相对作用对区域或全球大气汞的环境模拟具有指导意义.     

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%。     

V2O5/AC在含SO2气氛中对气态Hg0的吸附脱除研究

利用固定床反应器研究了模拟烟气(N_2、SO_2、O_2)气氛下,气态Hg~0在V_2O_5/AC催化剂上的吸附脱除行为.考察了V_2O_5担载量、SO_2浓度和吸附温度等对V_2O_5/AC吸附脱除Hg~0的影响,并对V_2O_5/AC上吸附汞的形态进行了XPS分析表征.研究发现,V_2O_5/AC对Hg~0的吸附能力远大于载体AC.汞的吸附量与V_2O_5/AC中V_2O_5的质量分数有关,随着V_2O_5质量分数从0.5%增加到1.0%,汞的吸附量从75.9 μg·g~(-1)增加到89.6 μg·g~(-1) (无氧) 和115.9 μg·g~(-1)增加到185.5 μg·g~(-1) (有氧),远高于相同吸附条件下的AC上的汞吸附量 (9.6 μg·g~(-1)和23.3 μg·g~(-1)).SO_2对Hg~0的吸附有促进作用,主要是由于SO_2和Hg~0在V_2O_5/AC上发生了化学反应.但是当SO_2体积分数从500×10~(-6)增加到2 000×10~(-6)时,V_2O_5/AC对汞的吸附量只增加了5%.不同温度下的实验结果表明,V_2O_5/AC催化剂在150℃左右的吸附脱除Hg~0的能力最高,汞的吸附量达到98.5 μg·g~(-1) (无氧) 和187.7 μg·g~(-1) (有氧).XPS 分析结果表明,在V_2O_5/AC催化剂表面有HgO和HgSO_4生成,证实了V_2O_5和SO_2的作用.     

Study on the simultaneous reduction of methylmercury by SnCl2 when analyzing inorganic Hg in aqueous samples

Mercury (Hg) is among the most concerned contaminants in the world. It has three major chemical forms in the environment, including Hg⁰, Hg^2 +, and methylmercury (MeHg). Due to their differences in toxicity, mobility, and bioavailability, speciation analysis is critical for understanding Hg cycling and fate in the environment. SnCl₂ reduction-atomic fluorescence spectrometry detection is the most commonly used method for analyzing inorganic Hg. However, it should be noted that MeHg may also be reduced by SnCl₂, which would result in the overestimation of inorganic Hg. In this study, the reduction of MeHg by SnCl₂ in both de-ionized (DI) water and four natural waters was investigated. The results showed that MeHg could be reduced by SnCl₂ in DI water whereas this reaction was hard to occur in tested natural waters. By investigating the effects of water chemical characteristics (dissolved organic matter, pH and common anions and cations) on this reaction, SO₄^2 ? was identified to be the dominant factor prohibiting SnCl₂ induced MeHg reduction in natural waters. SO₄^2 ? in natural waters was evidenced to be reduced to S^2 ? by SnCl₂ and the generated S^2 ? can complex with MeHg to form MeHgS^? which is hard to be reduced by SnCl₂. Findings of this study indicate that the effect of MeHg reduction by SnCl₂ on inorganic Hg analysis is negligible in natural waters; however, at simulated experimental systems without SO₄^2 ?, SO₄^2 ? should be added as protecting agents to prevent MeHg reduction when analyzing inorganic Hg if it would not cause any other unwanted effects.     

华北洁净地区微量气体变化特征的初步研究

2005-05-22-2005-12-31,在中国科学院大气本底观测网兴隆站对微量气体成分进行连续测量,获得了O₃,NOx(NO,NO₂),CO₂和SO₂等气体组分的变化特征和变化规律,并得到了它们的浓度水平.初步分析表明,ψ(O₃)在6,9月出现高值,12月出现最低值;ψ(NOx)的最低值出现在8月,8-11月缓慢增长,NO在NOx中所占比例非常小;ψ(SO₂)的最低值出现在7月,之后逐渐增加;ψ(CO₂)的最低值出现在8月.观测资料表明,兴隆站空气质量最好的时间为7-8月.并对它们之间的相互作用及与辐射的关系进行了研究.      

Catalytic oxidation of gas-phase elemental mercury by nano-Fe2O3

Heterogeneous oxidation of gas-phase Hg0 by nano-Fe2O3 was investigated on a fixed bed reactor, and the e ects of oxygen concentration, bed temperature, water vapour concentration and particle size have been discussed. The results showed that Hg0 could be oxidized by active oxygen atom on the surface of nano-Fe2O3 as well as lattice oxygen in nano-Fe2O3. Among the factors that a ect Hg0 oxidation by nano-Fe2O3, bed temperature plays an important role. More than 40% of total mercury was oxidized at 300°C, however, the test temperature at 400°C could cause sintering of nano-catalyst, which led to a lower e ciency of Hg0 oxidation. The increase of oxygen concentration could promote mercury oxidation and led to higher Hg0 oxidation e ciency. No obvious mercury oxidation was detected in the pure N2 atmosphere, which indicates that oxygen is required in the gas stream for mercury oxidation. The presence of water vapour showed di erent e ects on mercury oxidation depending on its concentration. The lower content of water vapour could promote mercury oxidation, while the higher content of water vapour inhibits mercury oxidation.     

添加CaCl2对烟气净化装置联合脱汞的规律分析

煤炭燃烧向大气中排放了大量汞。为了探究经济有效的汞排放控制方法,在管式炉中进行了CaCl₂晶体的水解实验,CaCl₂在一定温度和气氛下会水解产生HCl,HCl有利于烟气中Hg0的氧化。且随着反应温度的增加,水解率呈上升趋势。在流化床炉中进行了CaCl₂溶液蒸发协同脱汞实验。CaCl₂溶液喷洒在燃煤中可显著提高SCR脱销装置对Hg0的氧化率;煤中喷洒CaCl₂溶液可提高烟气中Hg2+的浓度和占比,从而提高湿法烟气脱硫装置（WFGD）对气态Hg的脱除效果。相比于喷洒在原煤中,将CaCl₂溶液喷洒在布袋除尘器（FF）前的蒸发干燥塔中,可显著提高FF脱除Hg的效果。整体上看,当温度越高,氯添加比越高时,烟气净化装置协同脱汞的效率也越高。     

光氧化反应脱汞技术发展综述

燃煤电厂烟气中汞污染的控制技术研究是目前重要的环保课题之一。气相元素汞成为大气中汞污染的主要来源。文章分析了光氧化反应脱汞技术(包括光化学氧化反应和光催化氧化反应)的反应机理,认为光化学氧化反应技术脱汞均是在紫外光作用下,产生具有强氧化性的基态原子或自由基,将难以脱除的Hg0氧化为高价汞,再通过配套的电除尘器等设备将高价汞捕集,进而达到汞污染控制的目的。不同的是,在光化学氧化反应中,汞的氧化需要借助于电厂烟气中的O2、H2O等成分,而在光催化氧化反应中,反应需要在光催化剂(TiO2或TiO2负载复合物等)的催化作用下进行。阐述了光氧化反应汞脱除技术研究进展。光氧化反应脱汞技术的汞脱除率均可达到60%~70%,具备设备简单、无二次污染等优点。     

锰离子催化臭氧液相烟气脱硫实验研究

对Mn2+催化臭氧(O3)液相氧化脱除二氧化硫(SO2)进行了实验研究,以揭示Mn2+对臭氧液相氧化SO2的影响.采用标准碘量法测定了O3浓度曲线.实验比较了添加Mn2+前后吸收液对SO2的脱除效率,并研究了O3与SO2摩尔比([O3]/[SO2])、Mn2+浓度对SO2脱除效率的影响.在[O3]/[SO2]=0.5、未添加Mn2+时O3对SO2的氧化效率为35%,而添加Mn2+后的氧化效率达到70%.随着[O3]/[SO2]的增大,SO2脱除效率逐渐增加,而且脱除效率也随Mn2+浓度的增加而增加,合适的Mn2+浓度范围为1.2×10-2~1.2×10-1mol/L.     

准好氧填埋工艺氧气浓度对甲烷与二氧化碳浓度的影响研究

构建了准好氧填埋模拟装置,在其产气相对稳定期间,测定填埋装置内不同点位的ψ(O₂),ψ(CH₄)和ψ(CO₂),并用数学模型对ψ(O₂)与ψ(CH₄)和ψ(CO₂)之间的关系进行拟合.结果表明:随着ψ(O₂)的增加,上层ψ(CH₄)呈对数规律下降,而ψ(CO₂)呈线性规律下降;中层ψ(CH₄)和ψ(CO₂)均呈指数规律下降;下层ψ(CH₄)呈指数规律下降,而ψ(CO₂)先保持在34%左右波动,当ψ(O₂)大于1.8%后呈指数规律下降.上层主要为好氧带,ψ(CH₄)低于ψ(CO₂);中层主要为兼氧带,当ψ(O₂)小于5.8%时ψ(CH₄)高于ψ(CO₂),而当ψ(O₂)大于5.8%时ψ(CH₄)低于ψ(CO₂);下层主要为厌氧带,当ψ(O₂)小于2.8%时ψ(CH₄)高于ψ(CO₂),而当ψ(O₂)大于2.8%时ψ(CH₄)低于ψ(CO₂).      

贵阳市小型燃煤锅炉烟气中汞的形态及释放

选择贵阳市某厂的1台安装有湿法脱硫除尘的燃煤锅炉,研究湿法脱硫除尘前后燃煤烟气中颗粒态汞(Hgp)、氧化态汞(Hg2+)、原子态汞(Hg0)以及总汞(Hgt)的含量和形态分布。结果显示,湿法脱硫除尘后的颗粒态汞、氧化态汞、原子态汞分别约占总汞的10 4%,6 0%,83 6%。湿法脱硫除尘器对氧化态汞与颗粒态汞有很好的去除效率(分别为87 9%,76 1%),而对原子态汞的去除效率较差(为30 4%)。由于对该锅炉的年燃煤量统计有一定的误差以及烟气采样分析方法本身存在的误差,该锅炉输出的总汞略大于输入的总汞,质量平衡结果为:输出输入=103 6%～107 4%。煤经过燃烧后,总汞的释放因子为:41 7%残留在底灰中,65 7%进入烟气中,其中经过湿法脱硫除尘器的净化,26 7%的汞随除尘废水排放到水环境中,7 8%存在于经过除尘后的渣中,25 05%随清洁烟气释放到大气中。      

Elimination of formaldehyde over Cu-Al2O3 catalyst at room temperature

Catalytic elimination of formaldehyde (HCHO) was investigated over Cu-Al2O3 catalyst at room temperature. The results indicated that no oxidation of HCHO into CO2 occurs at room temperature, but the adsorption of HCHO occurs on the catalyst surface.With the increase of gas hourly space velocity(GHSV) and inlet HCHO concentration, the time to reach saturation was shortened proportionally. The results of the in situ DRIFTS, Density functional theory calculations and temperature programmed desorption(TPD) showed that HCHO was completely oxidized into HCOOH over Cu-Al2O3 at room temperature. With increasing the temperature in a flow of helium, HCOOH was completely decomposed into CO2 over the catalyst surface, and the deactivated Cu-Al2O3 is regenerated at the same time. In addition, although Cu had no obvious influence on the adsorption of HCHO on Al2O3, Cu dramatically lowered the decomposition temperature of HCOOH into CO2. It was shown that Cu-Al2O3 catalyst had a good ability for the removal of HCHO, and appeared to be promising for its application in destroying HCHO at room temperature.