金属卤化盐改性沸石脱汞性能

为了获得性价比较高的燃煤烟气脱汞吸附及氧化材料,采用碱金属卤化盐、过渡金属卤化盐等溶液浸渍改性人造沸石,通过固定床吸附实验考查改性沸石对模拟烟气中汞的脱除能力,讨论改性沸石对汞的脱除机理。结果表明：碱金属卤化盐改性会略微降低沸石对汞的脱除能力,过渡金属卤化盐改性会显著提高沸石对汞的脱除能力。提高溶液浓度会提高过渡金属卤化盐溶液改性沸石的脱除能力。改性导致沸石的比表面积减小、孔容积减小,吸附能力减弱,但有效官能团的增加使得氧化及催化氧化能力增强。过渡金属卤化盐改性沸石对汞的脱除机理为化学吸附占主导地位,Hg0被物理吸附的比例小于5%,其余的均被氧化成汞氧化物。     

硝基苯酚和硝酸改性酚醛泡沫脱除烟气中Hg0

以酚醛泡沫作为基体材料,选择对硝基苯酚和硝酸作为改性剂,制备改性酚醛泡沫PF-12%NO2 和PF-HNO3-5,并研究其对模拟烟气中Hg0的脱除能力。通过红外和热重表征发现,2种改性剂均可在样品表面引入硝基,且硝酸改性样品PF-HNO3-5的热解温度更低,可能是由于其表面产生了大量羰基。脱汞实验发现,未改性样品PF-0的汞吸附量仅有0.46 μg/g,而PF-12%NO2的汞吸附量为1.45 μg/g,PF-HNO3-5的汞吸附量为14.63 μg/g,表明硝基和羰基确实可以提升吸附剂对烟气中Hg0的吸附能力。PF-12%NO2和PF-HNO3-5的汞吸附曲线均符合颗粒内扩散模型及Bangham模型。     

滤料负载粉尘层对气态汞脱除性能的实验研究

通过不同性能纤维滤料负载燃煤飞灰粉尘层,来模拟袋式除尘器滤袋表面粉尘附着层,进而研究袋滤器用不同性能纤维滤料和粉尘附着层对燃煤烟气中Hg0的联合脱除性能。在固定床实验系统上分别进行了不同纤维滤料和燃煤飞灰粉尘层,以及经实验优选得到的华博特滤料负载燃煤飞灰粉尘层脱除燃煤烟气中Hg0的实验研究。结果表明,燃煤飞灰粉尘层和华博特滤料对Hg0分别有一定的脱除作用,脱除效率可达35%和42.5%,它们对Hg0的脱除是物理吸附和化学吸附共同作用的结果;同时,华博特滤料负载燃煤飞灰粉尘层对Hg0的联合脱除效率受到吸附反应温度、入口汞浓度和烟气停留时间等因素的影响,最佳脱汞率可达64.4%;吸附反应温度越高,脱除效率越低;烟气停留时间越大,脱除效率越高;入口汞浓度的提高并不一定提高华博特滤料负载飞灰粉尘层的脱汞效果。     

SO2、NO对汞在湿法电除尘器中脱除的影响

湿法电除尘器(WESP)作为一种控制烟气中超细颗粒物的有效手段被应用于燃煤电厂的超低排放改造中,然而烟气中的Hg0受电场、水膜、烟气组分等因素的影响在WESP中的协同脱除机理尚不明确。为了深入了解该机理,探讨了WESP电场和水膜对Hg0的控制机理,并进一步研究了烟气中SO2、NO对Hg0在WESP中脱除的影响。结果表明：电场静电作用对烟气中Hg0脱除贡献较小,O2电离产物?O对Hg0的氧化作用是O2促进Hg0脱除的主要途径,水蒸气通过电离产生?OH促进Hg0氧化以及通过黏附作用促进Hg0脱除;水膜的裹挟作用对WESP系统Hg0的脱除贡献较小,溶于水中的汞不稳定且容易再释放;SO2、NO均通过在电场中电离产生?O促进Hg0氧化脱除,其中,SO2及其电离产物溶于水膜后可以与Hg2+形成稳定配合物抑制汞的再释放,而NO的电离产物在水膜中对汞再释放的抑制作用较小。     

温度对改性矿物吸附剂脱除气态汞影响

以蛭石、丝光沸石、膨润土及经改性后各物质为吸附剂,N2气氛下,在固定床实验台上进行了对烟气中单质汞脱除的实验研究,主要考察了温度的改变对改性矿物吸附剂脱除气态汞的影响。研究结果显示,膨润土、蛭石对汞的吸附基本不受温度的影响;未改性的吸附剂对汞的吸附能力均比较差;温度的提高有利于改性吸附剂对单质汞的脱除,说明改性后的吸附剂的脱汞过程以化学吸附为主;真正起作用的活性组分CeO2占据了丝光沸石的大部分表面积和空隙;丝光沸石经CuO改性前后吸附能力几乎未发生变化。     

聚苯硫醚滤料协同飞灰-CaCO_3配方型吸附剂脱除烟气中Hg~0的实验研究

通过固定床实验系统模拟烟气脱除Hg0的实验,研究了布袋常用的聚苯硫醚(polyphenylene sulfide,PPS)滤料协同飞灰-CaCO3配方型吸附剂对模拟烟气中Hg0的脱除效率,以及不同温度、气体成分对Hg0氧化及吸附的影响,分析了其影响机理。结果表明,在温度为120℃,N2+4%O2的条件下,质量比为3∶1的飞灰-CaCO3配方型吸附剂对Hg0的脱除效率最高,虽低于纯飞灰条件下的28%,但其吸附催化寿命较长;温度越高,Hg0的脱除效率越低,PPS滤料协同飞灰-CaCO3配方型吸附剂对Hg0的吸附主要表现为物理吸附;HCl对脱除Hg0的促进作用较为明显;SO2条件下其附加产物对Hg0的脱除表现出一定的抑制作用;NO对Hg0的脱除具有一定的促进作用,但与HCl相比,其促进效果较弱。     

催化氧化吸收法去除燃煤电厂烟气中Hg~0的研究

针对燃煤电厂汞污染问题,利用现有污染物设备实现汞的同步脱除是具有经济效益、环境效益与工程实用前景的一种方法。在广泛使用的湿法烟气脱硫(WFGD)系统中,研究过渡金属离子(Mn2+、Co2+、Ni 2+、Cu2+)与H2O2构成的类芬顿体系(简称M2+/H2O2体系)对烟气中Hg0的氧化脱除效果,以及不同H2O2浓度、反应温度、初始pH、SO2浓度对M2+/H2O2体系Hg0脱除效果的影响。结果表明,类芬顿试剂能有效促进烟气中Hg0的脱除,脱汞率随着H2O2浓度和过渡金属阳离子浓度增加而提高,且各过渡金属离子的催化氧化作用为Co2+Mn2+Ni 2+Cu2+。初始pH能促进M2+/H2O2体系Hg0的脱除,SO2的存在会起到一定抑制作用,反应温度会影响该系统对Hg0的脱除效果,脱汞最佳反应温度为55℃,符合工程运行条件。可见,采用直接向脱硫浆液中加入添加剂的方法能有效控制燃煤电厂汞污染,且该方法操作简单,具有很好的工业应用前景。     

Fenton试剂氧化吸收脱除气相中Hg0的工艺过程及传质动力学

为了考察Fenton试剂氧化吸收模拟烟气中气态元素汞Hg0的吸收行为,在鼓泡反应器中,通过改变各种影响因素,考察其对气态元素汞Hg0的吸收效果,系统研究了H2O2浓度、Fe2+浓度、pH值、反应温度等主要参数对Hg0脱除效率的影响,并确定了最佳吸收条件。实验结果表明,Fenton试剂对Hg0的脱除效率可达到87.83%,随着H2O2、Fe2+浓度、pH的增加,脱除效率存在最高值,反应温度的升高不利于Hg0的脱除。同时对鼓泡反应器的传质动力学参数传质系数和比相界面积进行了标绘测定。     

活性焦配方型吸附剂脱除模拟烟气中Hg0

通过固定床实验系统进行模拟烟气脱除Hg0的实验,研究了（V2O5-WO3/TiO2）SCR催化剂、活性焦、磁性载银沸石（MagZ-Ag0）在不同温度下对模拟烟气中Hg0的脱除效果,并对比研究了活性焦-磁性载银沸石配方型吸附剂及负载SCR催化剂配方型吸附剂对模拟烟气中Hg0的脱除性能。结果表明,纯N2气氛下,单一吸附剂随着温度升高,Hg0的脱除效率降低,温度由25℃上升到200℃,最高脱除效率由60%下降到40%;质量配比为3：1的负载SCR催化剂的配方型吸附剂对Hg0的脱除效率最高,虽没有明显提高Hg0的最高脱除效率,但其达到75%的穿透率的穿透时间比单一吸附剂时间更长,提高了Hg0的脱除效率。     

基于响应曲面法优化H2O2/Fe3+脱除烧结烟气中的Hg0

烧结烟气中重金属汞的含量较高,湿法氧化脱除零价汞（Hg0）是当前最受关注的技术之一,但该氧化脱除技术的操作条件仍需优化。为此,以响应曲面法对H2O2/Fe3+氧化脱除Hg0进行了研究和优化。首先参照单因素实验结果,利用Box-Behnken设计（BBD）的3因素3水平实验研究了溶液温度、H2O2浓度和Fe3+浓度3个条件的交互作用并进行分析和优化,发现以H2O2/Fe3+氧化脱除Hg0的最佳条件为溶液温度41.78 °C、H2O2浓度0.55 mol·L-1和Fe3+浓度0.007 mol·L-1,在此最佳条件下Hg0的脱除效率可高达87.28%。最后,在该条件下进行了验证研究,实验结果表明最优条件下Hg0的脱除效率为87.93%±0.87%,与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面分析法所得出的最佳工艺参数准确可靠,对利用H2O2/Fe3+脱除钢铁行业烧结烟气中Hg0的条件优化具有较好的指导作用。     

改性水葫芦粉对水体中Hg2+的吸附

通过二硫化碳（CS2）对水葫芦粉进行改性,研究吸附时间、吸附剂浓度和溶液pH对改性前后水葫芦吸附溶液二价汞（Hg2+）的影响,并探讨其吸附动力学、热力学行为和除汞机理。结果表明：吸附剂浓度为2 g·L-1,溶液pH值为6,吸附时间180 min,改性水葫芦粉对Hg2+浓度为2.0 mg·L-1时的去除率大于93%;改性前后水葫芦粉对Hg2+的吸附过程均符合拟二级动力学方程,化学吸附在整个吸附过程中起重要作用。吸附过程能够很好地用Langmuir方程拟合,吸附自由能变（ΔG）H）>0、吸附熵变（ΔS）>0,表明改性水葫芦粉对Hg2+的吸附过程是自发的吸热过程;动力学拟合和热力学研究表明改性水葫芦粉对Hg2+的吸附既有物理吸附又有化学吸附。     

卤化铵改性竹炭对单质汞吸附性能的影响

为了研究廉价吸附剂竹炭的脱汞性能,将经过CO2活化并采用NH4Cl、NH4I超声浸渍改性的竹炭（BC）应用于单质汞的吸附,并对比不同负载量的NH4Cl以及NH4I改性和温度等因素对竹炭的汞脱除性能的影响。采用了元素分析、扫描电镜分析、XPS表征、比表面积及孔径分布等对材料进行研究。结果表明,NH4Cl和NH4I改性显著提高竹炭的脱汞能力,并且在同等条件下NH4I改性剂效果优于NH4Cl。研究表明提高负载量会造成吸附材料孔堵塞,但在0~8wt.%的负载量情况下,孔道的堵塞不足以抵消化学吸附带来的积极作用,表明改性竹炭对汞的吸附主要表现为化学吸附。同时改性竹炭存在随着温度升高其吸附效率先降低后升高的趋势,暗示竹炭对汞的吸附在低温时物理吸附占优势,温度升高时化学吸附占优势。     

利用污泥脱除燃煤电厂烟气中的汞

以废弃煤矿废水治理产生的污泥（AMD污泥）为原料,制备了烟气脱汞吸附剂,在模拟烟气-固定床平台对其吸附性能进行了研究。结果表明,AMD污泥对烟气中的单质汞（Hg0）有吸附氧化作用,吸附能力为175.6 μg·g-1,氧化率为60%~75%左右。为了进一步探索AMD污泥与烟气中汞的反应机理,将实验室合成的针铁矿作为对比试样进行研究。结果表明,AMD污泥具有结构疏松、比表面积大、晶粒尺寸为纳米级别的特点,具有很好的吸附基础;污泥表面形成的晶体缺陷有利于Hg0的催化氧化反应。     

烟气成分对负载V_2O_5-WO_3/TiO_2聚苯硫醚纤维脱除烟气中Hg~0的影响

通过固定床实验系统模拟烟气脱除Hg0的实验,研究了O2、HCl、NO、SO2、H2O和NH3对滤袋常用的聚苯硫醚(PPS)纤维负载V2O5-WO3/TiO2新型催化剂后脱除烟气中Hg0的影响,并分析其影响机理。结果表明,在温度为200℃、高纯N2气氛下,Hg0的脱除率很低,加入4%O2后,脱除率有所增加;0.05‰HCl条件下Hg0的脱除率仅为5%,而0.01‰HCl与4%O2并存的条件下,脱除率明显提高;NO对Hg0的催化氧化促进作用不是很显著;SO2对Hg0氧化具有毒害作用;H2O和NH3可抑制Hg0的脱除,O2的存在可抵消NH3的部分抑制作用。     

椰壳碳基吸附剂的脱汞特性

为研究来源于生物质的椰壳活性炭对单质汞的脱除性能, 采用化学浸渍法对椰壳活性炭进行化学改性处理,并在小型实验台架上考察了椰壳碳基吸附剂的脱汞性能.并对改性前后的样品进行了BET和SEM表征分析以研究改性前后椰壳活性炭的变化规律.结果表明,改性后椰壳活性炭具有较强的脱汞能力,特别是在140℃、180℃时的脱汞效率仍保持在95%以上.改性后椰壳活性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,而HCl有一定的促进作用.     

凹土负载催化剂对模拟烟气中单质汞的吸附

采用浸渍法制备一系列Mo掺杂MnOx/凹土催化剂(Mo-Mn-ATP),并经负载Mo/MnOx后冻干-焙烧变温致孔处理。采用比表面、孔径分析仪测定催化剂的比表面积、N2吸附-脱附等温线分析和孔径分布;X射线能谱分析仪(EDS)对催化剂成分进行分析。在固定床汞吸附实验台上,进行了凹土负载催化剂脱除模拟烟气中Hg0的实验研究和理论分析。结果表明,制得的Mo/Mn摩尔比1:3的Mo-Mn-ATP催化剂,在保持凹土原有晶体结构的基础上,随着Mo/MnOx负载量的增加,材料的比表面积和孔容减小。10%负载量,反应温度120℃的条件下,含Mo催化剂对Hg0的脱除性能最佳。     

电袋复合除尘器协同脱除Hg及SO_3

为了解电袋复合除尘器协同脱除燃煤烟气中的气态Hg、颗粒Hg和SO3的效果,在4个电厂选择4台采用电袋复合除尘器进行烟气除尘的燃煤机组,在电袋复合除尘器的进口和出口分别对烟气中的气态Hg、颗粒Hg和SO3浓度进行了实测,计算出电袋复合除尘器的协同脱除效率。结果表明:不同火电厂烟气中Hg的形态分布不同;在本实验工况条件下,电袋复合除尘器对总Hg的协同脱除效率为47.55%~93.88%,对气态Hg的协同脱除效率达18.80%~83.46%;电袋复合除尘器对SO3的协同脱除效率为74.31%~85.91%;由于SO3与气态Hg产生竞争吸附现象,导致电袋复合除尘器对气态Hg的协同脱除效率随入口处烟气中SO3浓度的提高而下降。     

负载V2O5-WO3／TiO2掺炭纤维脱除烟气中Hg^0

通过固定床实验系统研究烟气脱除零价汞的实验,首先研究了滤袋常用的聚苯硫醚（polyphenylene sulfide,PPS）以及活性炭纤维（activated carbon fiber,ACF）在不同温度、不同气体组分下负载V2O5-WO3／TiO2催化剂,对模拟燃煤烟气中零价汞（Hg^0）的脱除效果。然后对比研究了活性炭纤维协同滤袋常用纤维负载催化剂后,对模拟燃煤烟气中Hg^0的脱除性能。结果表明,在汞蒸气人口浓度为50μg／m^3,纯N2气氛下,当温度为25℃时,两者脱除率均能达到99％,当温度为200℃,负载催化剂的活性炭纤维脱除率在30％左右,PPS纤维仅为10％左右。在200℃情况下,模拟烟气的组分为N2＋O2时,2种纤维的Hg^0脱除率提高了10％～20％,当在混合气体中添加0．01％。后,负载催化剂的PPS纤维Hg^0脱除率能达到80％,活性炭纤维Hg^0脱除率能达到98％。当温度为200℃,模拟烟气的组分为N2＋O2＋HCl时,不同性能掺炭纤维负载催化剂后Hg^0脱除率在69％～95％范围之间变化,其中PPS掺炭纤维对Hg^0脱除效率最高达到95％,因此,负载V2O5-WO3／TiO2催化剂的PPS掺炭纤维能在高温烟气中保持较高的Hg^0脱除率。     

飞灰-氢氧化钙/聚苯硫醚(PPS)滤料对烟气中单质汞的脱除

在汞固定床实验台上进行了飞灰-氢氧化钙和PPS滤料负载飞灰-氢氧化钙吸附单质汞,以及不同温度、气体成分对滤料负载吸附剂脱除汞影响的实验研究。实验结果表明,质量配比为2:1的飞灰-Ca(OH)2吸附剂对Hg0的脱除效果最好,最高可达到34.5%左右,比纯飞灰条件下的脱除效率提高了近10%。120℃条件下,PPS滤料负载飞灰-Ca(OH)2吸附剂对汞的脱除率最高达72%,远高于滤纸薄膜上吸附剂的脱除率。随着温度升高,PPS滤料负载吸附剂的脱除效率降低。HCl、SO2和NO对PPS负载吸附剂脱除汞表现出不同程度的促进作用,HCl具有很强的促进作用,少量HCl足以大幅度提高脱除效果,SO2有一定的促进作用,NO的促进效果并不明显。     

钙基干粉喷射联合袋式除尘器脱Hg/SO3的性能分析

针对燃煤电厂烟气中Hg/SO_3等非常规污染物的高效控制技术尚不完善,活性炭、钠基等吸附剂喷射技术运行成本高等问题,采用实验及工程应用验证相结合的手段,研究了价格低廉的钙基干粉喷射及其与袋式除尘器联合作用对Hg/SO_3的脱除性能。结果表明:发现氢氧化钙的脱除能力优于氧化钙,经卤素改性后,氢氧化钙对Hg的吸附效率明显提升,且提升幅度排序为NaBrCaBr_2NH_4Br;经NaBr、CaBr_2、NH_4Br改性后,氢氧化钙干粉喷射联合袋式除尘器脱Hg效率最高可达95.9%、89.1%、94.7%,氢氧化钙干粉喷射联合袋式除尘器脱SO_3效率最高可达79.2%。经工程应用验证,在满负荷、75%负荷、50%负荷条件下,对烟气中Hg的脱除效率分别达79.58%、81.20%、77.91%,对总Hg的脱除效率分别达95.13%、95.80%、96.06%,对SO_3脱除效率均在80%以上,且对袋式除尘器的除尘性能无负面影响。研究结果可为燃煤电厂非常规污染物的低成本高效控制提供参考。