铜基改性非碳基吸附剂汞脱除性能研究

对以CuCl2及CuBr2为活性物质,6种大比表面积非碳基载体制成的吸附剂在不同烟气条件下的汞吸附性能及价态分布进行了研究.在纯N2条件下以氧化铝、沸石、皂土为载体的吸附剂具有很高的汞脱除率.水蒸气会降低吸附剂的汞脱除率,SO2对非碳基吸附剂有抑制作用,对CuBr2改性吸附剂及以皂土为载体的吸附剂的影响尤为突出.NO的影响更多地取决于吸附剂载体的性质.HCl的加入对CuCl2改性吸附剂及以皂土为载体的吸附剂的汞脱除率有抑制效果.模拟真实烟气的作用是几种酸性气体的叠加.其中CuCl2改性氧化铝在所有烟气条件下均表现出较好的汞吸附性能及很高的汞氧化率.     

硝酸处理的碳纳米管吸附水溶液中汞离子的研究

碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料。该文研究了硝酸处理的碳纳米管作为吸附剂吸附水溶液中的汞离子的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附时间、溶液浓度以及吸附剂的量等因素对吸附行为的影响。实验结果表明:在pH值为2～5的范围内,碳纳米管对汞离子的吸附量随着pH值的增大而增大,并在pH为5时(对汞离子的吸附量)达到了最大值,在pH大于5时,pH值对吸附效果影响不大。碳纳米管吸附汞离子的量随着吸附时间的增加而增大,且在60min内达到了吸附平衡,当Hg2+浓度为20mg/L时吸附量为16.63mg/g。通过对Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线的拟合比较,Langmuir方程更适合描述吸附特性。随着吸附剂量增加,吸附效率上升。研究结果表明,硝酸处理的碳纳米管是一种有效的水溶液中汞离子的吸附剂。     

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。     

液化天然气工艺中汞的危害及脱汞吸附材料研究进展

液化天然气(LNG)是一种重要的清洁化石能源。近年来,液化天然气工业得到了极大的发展,但天然气中的汞在液化工艺过程中却带来了诸多问题,因而对天然气中汞进行有效脱除十分必要。天然气中汞的主要脱除技术是吸附法,脱汞吸附剂主要包括改性活性炭、分子筛、金属硫化物和其他近年来开发的一系列新型吸附剂。     

特种活性炭处理含汞淡盐水

活性炭或活性炭与其它除汞工艺相结合业已用来处理含汞废水和含汞淡盐水。但是由于活性炭价格昂贵、吸附选择性差及再生困难等问题,影响了它的应用。近年来,许多研究者都致力于廉价高效吸附剂的研究。用聚氯乙烯塑料、废硫化橡胶制得了选择性吸附汞的活性炭。美国有用花生皮、花生壳等废物处理含汞废水。此外,用某些化学物质涂敷于活性炭的表面或者使活性炭包含某些对汞有强亲合力的基团(如—SH基),可     

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%.     

基于相际传质的吸附剂层脱除Hg~0的数值模拟

根据气固两相的相际传质,以吸附剂层中气相浓度与当前吸附量对应的气相平衡浓度的差值作为吸附方程,结合吸附剂层厚度变化方程,建立了滤袋上的吸附剂层脱除气态零价汞的数学模型。以BPL活性炭为例,应用Matlab软件求解,从不同的吸附剂粒径、空隙率、温度、气态Hg0进口浓度以及过滤速度研究吸附剂层对气态Hg0脱除效果。研究结果表明,低过滤速度、小吸附剂粒径与低空隙率有利于吸附剂层脱除气态Hg0。     

生物焦对燃煤发电机组废水中汞的吸附特性及机理研究

以某1 000 t/h循环流化床锅炉机组作为研究对象,通过现场采样获得了锅炉定期排污水、反渗透浓水、超滤出口水、酸碱中和水、循环冷却水等6种典型电厂生产废水,并测定了废水的pH、汞含量、离子成分和化学需氧量。通过利用以核桃壳为原料制备的生物焦对锅炉废水进行汞吸附研究,并采用动力学模型、Langmuir和Freundlich吸附等温线模型研究其吸附反应机理。结果表明:生物焦对锅炉机组废水中汞的吸附量随吸附时间的增加而增大,且在15 h内,生物焦对废水中汞的吸附率达90%以上;生物焦对汞的吸附过程受到物理和化学吸附的双重影响,且吸附驱动力主要来自于化学反应;Freundlich等温线模型可以较好地拟合生物焦对汞的吸附,且最大吸附容量为7 463.5μg/g,从而验证了所制备的生物焦可作为一种有效锅炉废水汞吸附剂的可行性。     

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.     

蛭石对汞的吸附性能研究

研究了以蛭石作为吸附剂对汞的吸附作用，并探讨了蛭石的改性和添加絮凝剂的联合吸附情况。实验结果表明，蛭石对汞具有较强的吸附作用，吸附速度快；蛭石经CTMAB改性后对汞的吸附能力显著提高；蛭石与絮凝剂之间存在协同作用，联合处理溶液中痕量汞的效果好，用吸附絮凝法处理含汞废水有较高的应用价值。     

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。     

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.     

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。     

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.     

载溴石油焦脱除烟气痕量Hg0的动力学机理

采用化学-机械溴化法对废弃物石油焦进行改性,制得的载溴石油焦吸附剂用来脱除燃煤烟气中的痕量Hg⁰.通过比表面积及孔径分析（BET）、X射线衍射（XRD）和X-射线光电子能谱（XPS）对石油焦载溴前后进行表征和分析,发现石油焦中的有机硫促进了溴的负载,且负载方式为化学吸附.通过固定床脱汞试验,并应用4种动力学模型对初始汞浓度梯度和反应温度梯度下的实验数据进行拟合分析,结果表明：温度在150℃时,载溴石油焦的汞吸附效果最优;增加烟气中痕量Hg⁰浓度能提高载溴石油焦的汞吸附速率和单位累积汞吸附量;描述化学吸附的Elovich动力学模型的拟合相关系数达到0.9999以上,说明化学吸附在载溴石油焦脱汞过程中起主导作用.     

燃煤烟气中汞排放常见控制方法的分析研究

随着公众环保意识的增强,燃煤电厂烟气中汞污染越来越受到人们的关注和重视,燃烧烟气汞控制技术也逐渐成为当前研究热点.介绍了燃煤电厂烟气中汞的形态分布和特性,分析了国内研究现状,综述了燃烧前、燃烧中和燃烧后脱汞技术,重点讨论了燃烧后常用脱汞技术:活性炭吸附剂、钙基类吸附剂和选择性催化还原脱硝技术,同时展示了部分新型脱汞技术,并总结了三种方法的优缺点.对燃煤电厂脱汞技术进行展望,提出了先氧化再利用现有废气处理设施联合脱汞的设想.     

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.      

硅藻土吸附工业废水中汞离子的研究

硅藻土吸附剂作为环境矿物材料,廉价易得,吸附容量大,处理效果好,无二次污染,在去除工业废水中汞离子方面具有良好的应用前景。     

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.     

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.