凹凸棒石(PG)负载V2O5催化剂脱除气态Hg0的研究

利用凹凸棒石(PG)负载V_2O_5制得V_2O_5/PG催化剂并将其用于脱除烟气中的Hg~0.在固定床反应器上研究了V_2O_5/PG催化剂脱除Hg~0的性能,考察了反应温度、汞浓度、空速、烟气成分等对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响,并利用傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验分析了V_2O_5/PG上吸附Hg的形态.实验结果表明,V_2O_5/PG催化剂在120～210℃范围内、电厂烟气净化空速和所含汞浓度条件下具有良好的脱除Hg~0的能力.烟气成分对V_2O_5/PG脱除Hg~0的影响不同,O_2具有显著的促进作用,而SO_2和H_2O具有一定的抑制作用,NO和CO_2的作用不明显.O_2、SO_2和H_2O共同存在时,促进了Hg~0的脱除.傅里叶红外光谱、逐级化学提取和程序升温脱附实验的结果证实,V_2O_5/PG上吸附的汞存在不同形态,主要是Hg~(2+)的化合物,表明Hg~0在V_2O_5/PG上的脱除是吸附和催化氧化的共同作用,V_2O_5在V_2O_5/PG脱除Hg~0的过程中起到了关键作用.     

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.     

Ce-Zr-Ox/ATS复合催化剂的制备及其催化氧化Hg0性能研究

采用等体积浸渍法制备了一系列的Ce-Zr-O_x/ATS复合催化剂,在模拟燃煤烟气中研究Ce-Zr-O_x/ATS复合催化剂催化氧化单质汞(Hg~0)的活性.结果表明,当空速小于7000 h~(-1)时,催化剂在200~350℃的温度区间内催化氧化活性能达到80%以上.当空速为3000 h~(-1),HCl浓度为20 mg·m~(-3),氧含量为6%(体积分数),350℃时催化剂活性最高为94.70%.催化剂表征结果表明,催化剂比表面积、孔容和孔径与汞脱除能力没有相关性.抗硫实验表明,SO_2会抑制Hg~0的脱除反应,原因是SO_2与HCl在催化剂表面活性位上的竞争吸附.300℃时,通入NH_3对催化活性有一定的抑制作用,原因是NH_3会与Hg~0和HCl在催化剂表面产生竞争吸附.     

反硝化菌对烟气汞吸附特性研究

采用反硝化菌对烟气中Hg~0、Hg~(2+)的吸附特性进行研究,反硝化菌对Hg~0和Hg~(2+)吸附性能良好,在pH为8、初始Hg~0(Hg~(2+))浓度为95.7μg·m-3(0.4μg·L-1)和吸附剂用量为0.35 g·L-1时,Hg~0和Hg~(2+)的吸附效率分别达到43.01%和98.12%.反硝化菌吸附Hg~0的过程遵循拟一级动力学,符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为126.1μg·g-1.反硝化菌吸附Hg~(2+)遵循拟二级动力学模型,符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附容量为36.23μg·g-1.采用傅里叶红外光谱(FTIR)和热场发射环境扫描电镜-能谱电子背散射衍射系统(EDS)表征吸附前后的反硝化菌,结果表明吸附过程中细菌表面的糖环、磷酸及脂肪化合物基团发挥了吸附汞作用.     

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.     

Ag/AgCl可见光催化剂湿法脱除烟气中单质汞

采用沉淀-光还原法制备了Ag/AgCl可见光催化剂,在湿法脱汞装置上考察了该光催化剂的Hg~0脱除特性及SO_2、NO和溶液温度等对脱汞性能的影响.利用N_2吸附/脱附、扫描电子显微镜及X-射线能量色散谱(SEM-EDS)、X-射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、X-射线光电子能谱(XPS)和电子自旋共振(ESR)技术对新鲜和使用后的光催化剂进行性质表征.结果表明,与単独可见光辐照和单独使用Ag/AgCl相比,Ag/AgCl与荧光灯联合使用的Hg~0脱除效率大幅提高.SO_2和NO的添加会抑制Ag/AgCl光催化剂对Hg~0的脱除;停止通入SO_2和NO后,Hg~0脱除效率可快速恢复.可见光辐照下,Ag/AgCl光催化剂产生了强氧化性的羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O_2~-).各活性物种中,·O_2~-在Ag/AgCl光催化剂的高效脱汞过程中起关键作用,而·OH、空穴(h~+)和Cl_2为次要作用.     

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。     

水泥熟料对模拟烟气中SO2和HCl的脱除特性

干法水泥窑协同处置城市生活垃圾,因其具有反应温度高、改造成本低、综合处理效果好、无二次污染等优势,得到世界各国普遍重视。利用固定床吸附实验装置,在700~1000℃温度下研究了水泥熟料对模拟烟气SO₂和HCl脱除特性影响,结合吸附剂及其吸附产物的理化特性初步分析了SO₂和HCl脱除机制。结果表明:1)在700~1000℃下,SO₂和HCl单独存在时,水泥熟料对SO₂脱除效率随着温度升高迅速提高,其最大SO₂单位吸附量可达到4.9 mg/g,与此相反,水泥熟料对HCl脱除效率则随着温度的升高而不断降低,当温度由700℃升高到1000℃时,HCl单位吸附量由8.40 mg/g降低至4.8 mg/g; SO₂或HCl的初始吸附速率由其组分浓度决定,熟料对HCl的吸附速率显著高于其对SO₂吸附速率。2)SO₂和HCl同时存在时,在相同吸附温度下,水泥熟料脱除HCl性能稍有降低,但总体影响不大;与此同时,HCl能够显著增强水泥熟料对SO₂的脱除能力和吸附反应速率,700,1000℃下,SO₂单位吸附量由1.8,4.9 mg/g分别提高到4.5,7.8 mg/g。水泥熟料及反应产物中Cl-迁移性是造成上述结果的主要原因。该研究结果为利用干法水泥熟料吸附城市生活垃圾焚烧烟气新协同处置工艺的工业应用提供了参考。     

NO/SO_2臭氧协同氧化与吸收特性的实验研究

为研究燃煤烟气中NO/SO_2协同高效脱除方法,某热电厂通过现场实验研究了O3对烟气中NO、SO_2的选择性氧化规律以及脱硫浆液、半干法循环脱硫灰对氧化产物的吸收效能。结果表明:烟气中NO、SO_2同时存在时,烟气中的O3优先氧化NO,当O3过量30%时,SO_2氧化率可达到42%;实际湿法脱硫循环浆液对混合烟气中SO_2吸收率达到近100%,对NOx(x>1)最大吸收率仅为42%;含水量1)最大吸收率仅为30%,且吸收剂在218s后即丧失脱除效能;含水量为15%的半干法脱硫灰对混合烟气中SO_2吸收率达到100%,对NOx(x>1)最大吸收率为75%,吸收剂脱除效果良好且具备长时间稳定脱除效果。     

660 MW超低排放燃煤电站汞分布特征研究

对某660 MW超低排放燃煤电站进行汞形态和浓度监测,实验结果表明:在SCR前烟气中,汞主要以单质游离态存在,SCR催化剂对Hg~0氧化率约为20.22%.烟冷器内Hg~0向Hg_p和Hg~(2+)转化,Hg_p浓度增加72.18%,Hg~(2+)浓度增加55.40%.低温电除尘不仅可以脱除Hg_p,对Hg~0和Hg~(2+)也具有协同脱除作用,Hg~0浓度下降47.14%,Hg~(2+)浓度下降68.70%.经过湿法脱硫后Hg~0浓度由0.37μg·m~(-3)升高到0.86μg·m~(-3),Hg~(2+)在湿法脱硫装置内被还原为Hg~0.大气汞排放浓度在0.82～0.95μg·m~(-3)之间,远低于标准要求.超低排放电站产生的汞大部分进入粉煤灰(68.35%),大气排放的汞为21.20%,进入石膏中的汞为4.87%,进入脱硫废水处理站固废5.53%.超低排放环保设备总的协同脱汞效率为78.77%,大气汞排放因子(EF_煤、EF_电)分别为6.07μg·kg~(-1)和1.70μg·kW~(-1)·h~(-1).     

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.      

介质阻挡放电中添加乙炔对NO脱除的影响

利用介质阻挡放电(DBD)进行模拟烟气脱除NO实验,通过改变乙炔体积分数和烟气水蒸汽含量研究添加乙炔对NO脱除效率的影响.结果表明:烟气中添加乙炔强化了NO氧化作用,随着乙炔体积分数的提高,NO脱除率逐渐增加.在NO/N2/O2/C2H2/H2O体系中,水的电负性和离解反应消耗大量高能电子,降低了活性自由基的生成,NO脱除速率随之减慢;能量密度低于400 J·L-1时,相对湿度(RH)为0的情况下脱出效果最好.但随着能量密度的增加,H2O不会影响最终的NO脱除率;H2O的添加可以产生更多的·OH自由基,促进NO2向HNO3转化,使出口NO2浓度大幅度降低.     

低温等离子体-陶瓷纳米材料集成系统烟气脱汞研究

低温等离子体-陶瓷纳米材料集成系统可以有效脱除烟气中的汞,实现工业含汞废气达标排放。通过检测系统入口、出口气体中Hg~0和Hg~(2+)浓度,研究处理过程中的影响因素。结果表明:当Hg~0浓度为0.6 mg/m~3,烟气含水量为4%,在30 kV、600~700 Hz时,获得97.5%的氧化效率;陶瓷纳米材料对单质汞几乎不吸附,对二价汞的吸附率在90%~97%;在停留时间为1 s,Hg~(2+)浓度为0.2~0.3 mg/m~3时,吸附后浓度小于0.03 mg/m~3。该研究为含汞废气深度净化新工艺的工业应用可行性提供参考。     

非热等离子体强化碱液吸收脱除烟气中NO和Hg0的研究

采用正电晕放电产生非热等离子体将模拟烟气中的NO和Hg0氧化成更易吸收的NO2和Hg2+,从而强化其碱液吸收脱除,并考察放电电压及入口SO2和NO浓度对氧化和脱除效果的影响.结果表明,随着电压升高,NO和Hg0的氧化和脱除量增加.当NO浓度为134 mg/m3,放电电压为12.8kV时,吸收塔出口NO和NO2浓度分别为0和69 mg/m3.当Hg0浓度为110 μg/m3,放电电压为13.1 kV时,吸收塔出口Hg0和Hg2+浓度分别为22 μg/m3和11 μg/m3.SO2对Hg0的氧化和脱除具有一定促进效应,且这种效应随SO2浓度提高而增强,但SO2对NO的氧化和脱除影响不大.NO对Hg0氧化有明显的抑制效应,随着NO浓度提高,Hg0氧化和脱除量显著降低.当800 mg/m3 SO2、 134 mg/m3 NO和110 μg/m3 Hg0共存时,对应77 J/L的能量输入,NO和Hg0的脱除率分别为57%和31%.     

选择性脱除三氧化硫技术研究

目前常用于控制SO_3的吸收剂在脱除SO_3的同时也会脱除SO_2,导致吸收剂用量大、成本高。针对该问题,考察了NaHSO_3、Na_2SO_3等7种常用吸收剂对SO_3的脱除率和选择性,筛选出可以高效选择性脱除SO_3的吸收剂NaHSO_3,并研究了烟气工况对NaHSO_3脱除SO_3效率和选择性的影响。结果表明:吸收剂NaHSO_3在温度为300℃,空速为60000 h~(-1)的烟气工况下经过1 h的连续反应后,对SO_3的脱除率维持在86.2%左右,其选择性为100%;通过升高温度、增大空速和增加入口SO_3浓度等方式,相同时间内SO_3的累积脱除量均有所提高。用颗粒内扩散模型和Elovich动力学模型对不同烟气工况下的实验结果进行拟合,结果表明颗粒内扩散不是控制脱除过程的唯一因素,而化学吸附可能是NaHSO_3脱除SO_3的主要途径。     

模拟烟气中NO、NO_x的微生物净化效率强化研究

NO的脱除效率已成为微生物净化燃煤烟气NOx双塔流程的瓶颈。为了提高微生物净化烟气中NO、NOx的效率,分别研究了脱硫塔添加Fe SO4·7H2O、脱氮塔添加Na NO2对微生物净化模拟烟气中NO、NOx效率的影响作用。结果表明:脱硫塔添加0.23 g/L Fe SO4·7H2O,其NO平均脱除率为61.04%,比空白试验的35.31%提高明显;脱硫塔NOx平均脱除率为62.16%,比空白试验的31.10%提高约1倍;双塔NOx平均总脱除率从空白试验的61.8%增至86.9%。浓度梯度试验结果表明:0.23 g/L Fe SO4·7H2O是脱硫塔内较为合适的添加浓度。脱氮塔添加0.50 g/L Na NO2后,脱氮塔NO平均脱除率从空白试验的39.92%提高到52.11%;脱氮塔NOx平均脱除率从空白试验的47.67%增至58.90%;双塔NOx平均总脱除率从空白试验的70.75%增至79.32%。反复多次验证试验均证明:Fe SO4·7H2O和Na NO2的分别添加的确大幅度地强化了烟气中NO、NOx的微生物净化效率。     

一般性问题

X701 94()2871正脉冲电晕和氨水对502、NO脱除的实验研究/宁成(华中理工大学煤燃烧重点实验室)…刀环境科学/中科院生态环境研究中心一1994,15(l)一15一18环情XS 采用502、NO和空气混合而成的模拟烟气和纳秒级脉冲电源进一步研究正脉冲电晕和氨水对502、NO的脱除情况,以了解脱除效率与氨水添加量、电晕和温度之间的关系。实验获得了95%的脱硫效率,即使烟气温度较高,也可以适当增加氨投入量而获得95%的脱硫效率。脉冲电晕促进了氨对硫氧化物的吸收,并使产物的热稳定性提高。氨水本身对NO没有脱除作用,电晕对NO的氧化效率达到31%。图5表…     

用窄脉冲电晕放电方法干脱除烟气中的SO2

采用窄脉冲电源和反应器以及模拟烟气,研究脉冲电晕对SO_2氧化脱除机理和规律.结果表明,正脉冲电晕对SO_2氧化很有效,其能量利用率为64.3g(SO_2)/kWh,烟气能耗为12.8×10~(-3)kWh/m~3;SO_2氧化量仅取决于SO_2吸收的电晕能量,与初始浓度无关;较低温度对SO_2氧化脱除效率的提高及能耗的降低有利;电晕可促进氨对SO_2的脱除;烟气湿度增加对SO_2氧化不利.脉冲电晕放电法于80年代中后期从电子束法发展而来,其脱硫脱硝机理与电子束法基本相同,两者主要区别是后者利用快速上升的窄脉冲电场加速而得到高能电子,形成非平衡等离子体状态,产生大量的活性粒子,而驱动离子的能耗极小,因而较前者能量利     

液相络合-铁粉还原-酸吸收回收法脱除烟气中NO

提出了Fe2+螯合剂络合-铁粉还原-酸吸收回收法脱除烟气中NO的新工艺,重点研究了模拟烟气中O₂含量对NO络合量的影响,以及铁粉用量、铁粉粒径和搅拌速度对脱氮效率的影响,确定了最佳的铁粉脱氮工艺条件,并对铁粉和铁屑的脱氮效果进行了比较.结果表明:烟气中φ(O₂)从0增加到4.2%,NO络合量下降90.2%;脱氮效率随铁粉用量和反应器搅拌速度的增加而增加,随铁粉粒径的增加而降低;最佳工艺参数为,铁粉用量0.8 g,铁粉粒径≥200目(≤0.077 mm),搅拌速度900 r/min,在该条件下,对φ(O₂)为5%的模拟烟气在搅拌反应器中可取得90%以上的脱氮效率;用铁粉在1台搅拌反应器中取得的脱氮效率和用铁屑在2个鼓泡反应器串联时所取得的效率相当.      

臭氧液相氧化同时脱硫脱硝实验研究

在自制的鼓泡反应器上对臭氧(O_3)液相氧化分别脱硫脱硝技术进行了实验研究.结果表明,液相中O_3对NO能够有效氧化,SO_2的存在对NO的脱除具有一定的负面影响,而pH值对NO的脱除率影响较小.[O_3]/[NO]=1.1时,NO脱除率可达到89.6%.pH在3～11范围内,NO脱除率达80%以上.温度在20～65℃范围内,NO脱除率不发生明显变化.结合尾部洗涤装置后,可有效脱除SO_2和NOx,脱硫效率几乎达到100%,在[O_3]/[NO]=1.1时,可获得84.2%的脱硝效率.