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.     

KI改性黏土脱除烟气中单质汞的研究

卤素改性材料对烟气中单质汞的去除具有较高的效率,黏土(膨润土)在我国分布广,资源丰富且廉价易得.为探究KI改性黏土对烟气中单质汞的脱除效率,以浸渍法制得了KI改性膨润土,研究了不同KI负载量、不同吸附温度及不同烟气氛围下,改性膨润土对Hg0的脱除效率和累积吸附量,并与原始膨润土进行对比.运用比表面分析(BET)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)及热重分析法(TGA)等方法对材料的物理化学特性进行了分析.结果表明,KI改性大大提升膨润土对Hg0的脱除效率,并且Hg0的脱除效率随着KI负载量的加大而上升.温度提高了吸附剂吸附Hg0的性质,吸附剂主要表现为化学吸附.O2有利于吸附剂对Hg0的吸附.SO2对吸附剂吸附Hg0有轻微的促进作用,H2O的存在对吸附剂吸附Hg0具有很强的抑制作用.     

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.     

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.      

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。     

改性钙基吸附剂对垃圾焚烧模拟烟气中镉的吸附研究

采用不同的改性方法对轻质碳酸钙进行改性,制得一系列改性钙基吸附剂,利用BET、XRD和AESEDS等方法研究其理化性能,并在垃圾焚烧模拟烟气条件下验证了改性钙基吸附剂对重金属镉的吸附性能.结果表明,高温热活化方法所得的产品为CaO,其比表面积从7.34m2·g-1增加到18.27m2·g-1,盐浸泡煅烧所得的产品为CaONaCl共晶体,其层间距比CaO增大了0.03193nm,具有良好的表面活性和孔隙结构;与轻质碳酸钙相比,改性钙基吸附剂对镉的吸附效果明显提高;CaO的吸附机理主要以物理吸附为主,CaONaCl则以化学吸附为主.     

PTFE复合材料吸附烟气中SO_2和Hg的实验研究

以煤质活性炭为原料、乙醇溶液为分散剂和PTFE(聚四氟乙烯)乳液为粘结剂制备了PTFE复合材料吸附剂,采用KI浸渍负载和HNO3浸渍氧化的方法对复合材料进行了改性以提高其对烟气中SO2和Hg的吸附性能。采用固定床吸附性能评价装置对复合材料的脱硫脱汞性能进行了评价,并对不同改性方法的可能吸附机理进行了分析。结果表明:复合材料的SO2吸附寿命延长了2倍,这可能是由于PTFE的疏水性能造成的。并且复合材料经两种方法改性处理后,脱硫脱汞能力均有了较大地提高,HNO3改性复合材料脱硫效果更好,单位SO2脱除量可增加25mg/g,而KI改性复合材料具有更好的脱汞效果,单位汞吸附量增大1.6倍左右。     

多元金属定向修饰的改性生物焦微观特性及单质汞脱除性能研究

针对通过热解直接获得的生物焦汞吸附效率较低的问题,将常规化学沉淀法、溶胶凝胶法、多元金属多层负载与生物质热解制焦过程进行整合,在选择特定组分进行结构设计的基础上,获得了经济高效的掺杂多元金属铁基改性生物焦烟气脱汞剂,为最终实现"以废脱毒"提供关键参数与理论依据.在获得改性生物焦Hg⁰脱除特性的基础上,针对生物质基础特性,利用多种表征分析手段研究改性样品的微观特性,建立了改性生物焦理化性质与脱汞性能之间的构效关系.研究发现：相比未改性生物焦,以生物焦为载体的铁基复合吸附剂的脱汞性能显著提升,其中掺杂双金属改性样品汞脱除性能的提升程度整体优于掺杂单金属的改性样品;改性生物质的热解过程变得更加剧烈和充分;改性导致生物焦的晶体结构向无序方向演变,所对应的芳香结构单元排列有序度和石墨化程度减弱;所负载或掺杂的多元金属对生物焦物理吸附性能的提升主要体现在对孔隙结构参数的改善方面,同时多元金属的掺杂还可以增强─COOH和C＝O官能团对电子的迁移作用,进而提升生物焦对有机汞Hg-OM的结合能力;不同负载金属自身之间在汞脱除过程中可以起到协同促进的作用,进而大幅提高改性生物焦的脱汞性能.     

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.     

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。     

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.     

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.     

Removal of elemental mercury by iodine-modified rice husk ash sorbents

Iodine-modified calcium-based rice husk ash sorbents(I2/CaO/RHA) were synthesized and characterized by X-ray diffraction,X-ray fluorescence,and N2 isotherm adsorption/desorption.Adsorption experiments of vapor-phase elemental mercury(Hg0) were performed in a laboratory-scale fixed-bed reactor.I2/CaO/RHA performances on Hg0 adsorption were compared with those of modified Ca-based fly ash sorbents(I2/CaO/FA) and modified fly ash sorbents(I2/FA) .Effects of oxidant loading,supports,pore size distribution,iodine impregnation modes,and temperature were investigated as well to understand the mechanism in capturing Hg0.The modified sorbents exhibited reasonable effciency for Hg0 removal under simulated flue gas.The surface area,pore size distribution,and iodine impregnation modes of the sorbents did not produce a strong effect on Hg0 capture effciency,while fair correlation was observed between Hg0 uptake capacity and iodine concentration.Therefore,the content of I2 impregnated on the sorbents was identified as the most important factor influencing the capacity of these sorbents for Hg0 uptake.Increasing temperature in the range of 80-140°C caused a rise in Hg0 removal.A reaction mechanism that may explain the experimental results was presumed based on the characterizations and adsorption study.     

污泥与煤在循环流化床混烧过程中的汞排放特性

在密相床截面积为0.23m×0.23m、高度为7 00m的循环流化床燃烧试验装置上进行了含汞污泥与煤的混烧试验.测试并分析讨论了污泥与煤混烧过程中汞的分布,探讨了Ca/S摩尔比、脱硫剂种类、过量空气系数等运行参数以及烟气成分对汞在烟气、飞灰和炉渣中形态分布的影响规律.结果表明,大部分汞进入烟气,且元素汞是混烧烟气中的主要存在形态.钙基脱硫剂对烟气中氧化态汞有较强的吸附脱除作用,CaO对汞的脱除效果要好于CaCO3.随着烟气中SO2、NOx浓度的增大,烟气中二价汞所占份额呈上升趋势.过量空气系数对烟气和灰渣中汞的浓度和形态分布有较大的影响.     

密闭空间有害气体的吸附工艺研究

吸附技术是密闭空间比较普遍的净化方法,而制约其净化效果的是吸附剂的发展。为了提高吸附技术的吸附效果,研制了一种新型的吸附材料,实验证明这种吸附材料能够有效的去除密闭空间中的多种有害气体。对于CO2、H2S、NH3以及NO2的消除率均达到了82.2%以上。同时在湿度较大的情况下也能很好的捕集空气中的粉尘。吸附材料实现了工业化的制备,可以在地下工程或其他密闭环境中得到推广应用。     

污泥焚烧过程中Pb的迁移行为及吸附脱除

在一维固定燃烧炉上进行了城市污水污泥层燃模拟实验,重点研究了不同焚烧工况条件下重金属Pb的迁移行为和形态转化特征,并利用4种固体吸附剂(CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土)对污泥焚烧过程中Pb的排放进行脱除,同时把结果与热力学模型计算进行了对比. 热力学平衡计算得到污泥焚烧过程中Pb主要以PbO(g)形式挥发,当氯化物存在时,Pb主要以PbCl2(g)形式挥发,并且Cl有促进Pb挥发的趋势;当硫化物存在时,Pb主要以PbSO4(s)形式存在,阻滞了Pb的挥发;固体吸附剂Al2O3、SiO2、CaO的加入有稳定的(PbO)(Al2O3)(s)、PbSiO3(s)和CaPbO4(s)化合物生成,延缓了PbO(g)生成温度,并且Al2O3对Pb脱除效果优于SiO2和CaO. 焚烧实验得到,随着焚烧温度的升高,焚烧底渣中Pb的残留量有减小趋势,并且底渣中Pb的易还原态比例逐渐增加,残渣态比例有下降趋势;焚烧时间的延长,对焚烧过程中Pb的挥发影响不大,但底渣中Pb的残渣态比例有所减小.焚烧过程中水分的增加导致Pb的氯化态向氧化态转变,阻滞了Pb的氯化物挥发,而空气过剩系数的增加,导致Pb的残留率下降.污泥焚烧过程中固体吸附剂CaO、Al2O3、粉煤灰和高岭土的加入有利于Pb的残留并固定在焚烧底渣中,从控制Pb挥发角度来看,CaO及Al2O3的效果要优于粉煤灰和高岭土.     

人工钙基脱硫剂活性和温度特性的研究

脱硫剂的活性和温度特性是影响沸腾炉煤燃烧脱硫效率的两个重要因素。实验表明,以石灰石为有效成分的人工钙基脱硫剂的反应活性是石灰石的2—3倍,且在800℃—1100℃较宽的温度范围内保持这一水平.本文以石灰石和两种人工脱硫剂试样(含固硫渣和不含固硫渣)为研究对象,应用管式反应炉、扫描电子显微镜和压汞仪等对样品进行了一系列宏观与微观的对比实验,探讨了人工脱硫剂的活性和温度特性.结果表明,在人工脱硫剂成型过程中人为形成的大孔分布改善了反应气体的扩散,从而提高了它的反应活性。而且大孔和固硫渣的共同作用还削弱了晶粒膨胀和烧结的不利影响,从而使其最佳脱硫温度较石灰石向高温区移动了近200℃.此外本文还讨论了最佳温度的相对性。     

负载硫氯化合物的活性炭去除单质汞的研究

文章在模拟含汞气体条件下研究了高温下负载氯化硫的活性炭对单质汞的去除效果及反应条件对去除率的影响。实验发现,140℃时负载氯化硫的活性炭在接近实际烟气汞浓度条件下能在长时间内保持较高的单质汞去除率;单质汞去除率与氯化硫负载率成正比,与反应温度和模拟含汞气体进口汞浓度成反比。     

燃煤烟气污染物控制装置协同脱汞特性研究

采用Ontario Hydro方法对某100MW燃煤机组进行了烟气汞取样测试,获得了选择性催化还原（SCR）脱硝装置、静电除尘器（ESP）和湿法烟气脱硫装置（WFGD）对烟气汞形态转化和脱除特性规律.借助程序升温脱附（TPD）、扫描电子显微镜分析（SEM）和X射线荧光光谱分析（XRF）等方法探究了飞灰对汞的吸附特性及吸附后汞的热稳定性.结果表明,在75% MCR和85% MCR不同的机组负荷下,SCR+ESP+WFGD对烟气总汞（Hg^T）的联合脱除率分别为92.83%、81.66%.SCR对元素汞（Hg⁰）的氧化率与燃煤氯（Cl）含量正相关,Cl含量为500mg/kg时,氧化率高达96.18%.ESP在完全脱除颗粒汞（Hg^P）的同时对Hg⁰和氧化态汞（Hg²⁺）的平均脱除率分别为12.73%和27.79%,ESP飞灰中的未燃尽炭和金属氧化物（Al₂O₃、Fe₂O₃）是吸附气态汞的关键组分,汞在飞灰表面主要以HgCl₂、HgS（红色）和HgO的形态存在,高于190℃时会分解再释放.WFGD对Hg²⁺的平均脱除率为91.10%,并能将部分Hg²⁺还原成Hg⁰,存在明显的汞二次释放问题.