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.     

载硫活性炭脱除天然气中单质汞的研究

在固定床反应装置上考察了商业载硫活性炭脱除天然气中气态Hg⁰的吸附性能、影响因素、再生方法以及吸附动力学,同时结合BET,FTIR,XRD等表征手段提出载硫活性炭脱汞机理.结果表明,空速对脱汞效率限制作用有限,空速从12000 h^-1提高至48000 h^-1,脱除率变化范围在7%以内.增加汞浓度在初始阶段可以提高其脱汞率,增加单位质量活性炭对汞的吸附量,提高温度会增加吸附体系内的活化分子,提高脱汞率,温度在80℃时效果最优,但是温度过高则会产生负面效应.不同阶段的动力学拟合结果表明化学吸附是整个吸附过程的控制步骤.热脱附实验表明载硫活性炭的脱汞温度是在300~450℃,再生后对汞的吸附能力减弱,其原因可归为再生过程中碳硫键的损失和活性炭二次碳化时表面的烧蚀.     

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%.     

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.     

Ag-AgIO3改性BiOI光催化剂湿法脱除气态单质汞

采用沉积沉淀-光还原法制备了不同AgIO₃含量的BiOI光催化剂,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和电子自旋共振对其物理化学结构进行表征,在光催化反应器上研究了AgIO₃负载量、光照、溶液温度、pH值、SO₂和NO对气态单质汞（Hg⁰）去除性能的影响.结果表明,与BiOI相比,Ag-AgIO₃改性后光催化剂的脱汞性能大幅提高.当AgIO₃负载量为4wt.%时,光催化剂的脱汞效率高达98%.与NO相比,SO₂对脱汞性能的抑制作用更大.由于Ag和AgIO₃在BiOI表面的高度分散性,Ag-AgIO₃（4%） BiOI的可见光吸收性能明显提高.荧光灯辐照与Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂协同会产生大量的活性物种.在Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂的高效脱汞体系中,超氧阴离子自由基（·O₂^-）为最主要的活性物质,而空穴（h⁺）和羟基自由基（·OH）次之.     

Ag-AgIO3改性BiOI光催化剂湿法脱除气态单质汞

采用沉积沉淀-光还原法制备了不同AgIO₃含量的BiOI光催化剂,利用X射线衍射、N₂吸附-脱附、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱和电子自旋共振对其物理化学结构进行表征,在光催化反应器上研究了AgIO₃负载量、光照、溶液温度、pH值、SO₂和NO对气态单质汞（Hg⁰）去除性能的影响.结果表明,与BiOI相比,Ag-AgIO₃改性后光催化剂的脱汞性能大幅提高.当AgIO₃负载量为4wt.%时,光催化剂的脱汞效率高达98%.与NO相比,SO₂对脱汞性能的抑制作用更大.由于Ag和AgIO₃在BiOI表面的高度分散性,Ag-AgIO₃（4%） BiOI的可见光吸收性能明显提高.荧光灯辐照与Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂协同会产生大量的活性物种.在Ag-AgIO₃/BiOI光催化剂的高效脱汞体系中,超氧阴离子自由基（·O₂^-）为最主要的活性物质,而空穴（h⁺）和羟基自由基（·OH）次之.     

SCR气氛下Ce-W/TiO2催化剂的脱硝协同脱汞特性

在固定床反应器上研究了反应温度和烟气组分对Ce-W/TiO₂（物质的量比Ce：W=2：1）催化剂脱硝协同脱汞活性的影响.结果表明：反应温度对该催化剂的脱硝脱汞效率影响显著,在280~400℃温度区间,脱硝效率随温度升高而升高,而脱汞效率在温度为280℃与360℃的条件下较高,360℃时兼具最好的脱硝与脱汞效率.在SCR气氛中,HCl对Hg⁰的氧化脱除有极大的促进作用,低浓度的HCl也有利于脱硝效率的提高,但HCl浓度过高对NO的脱除有抑制作用;SO₂的存在对脱硝过程可起到促进作用,对Hg⁰的氧化有抑制作用.利用BET,XRD,SEM,TPD,XRF,NH3-TPD等分析手段对反应前后催化剂进行表征,结果表明：Ce-W/TiO₂无微孔结构,活性组分CeO₂和WO₃以高度分散的形式分布于载体表面.280℃条件下部分Hg以HgCl₂的形式吸附于反应后催化剂表面,随着反应温度的升高催化剂表面吸附态的汞急剧降低.SCR气氛中的HCl与SO₂会影响催化剂表面酸性,同时增加Cl和S元素含量,进而影响该催化剂的脱硝与脱汞效率.     

FeCl3改性MOFs在低温下对Hg0的吸附性能

为提高吸附剂对Hg0（零价汞）的吸附效率,利用MOFs（金属有机框架）材料发达的孔隙结构和高比表面积（1 997.010 0 m2/g）,采用FeCl₃溶液浸渍改性,制备了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）用于脱除Hg0.在小型固定床反应器上考察了浸渍浓度、反应温度、氧含量等对Hg0去除的影响.结果表明:FeCl₃@MIL-101（Cr）在进口ρ（Hg0）为2×10-3 mg/L,c（FeCl₃）为0.2 mol/L,反应温度60℃,气体流速400 mL/min,φ（O₂）为1%的条件下,吸附穿透时间长达62 h,相应的吸附容量为14.27 mg/g.在此基础上,进一步利用BET（比表面积测试）、SEM（扫描电镜）-EDX（能量色散X射线光谱）、XRD（X射线衍射）、XPS（X射线光电子能谱）等常用表征手段研究了改性前后吸附剂的物理化学特性,证明了吸附剂FeCl₃@MIL-101（Cr）吸附零价汞是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,含氯官能团在吸附Hg0过程中也发挥了相当大的作用,并且氧气可促进其吸附效果.最后,分析了其吸附机理.研究显示,该种吸附剂在低温条件下具有较为优良的脱汞性能,应用前景良好.      

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.     

ZnCl_2溶液对褐煤半焦表面性质及其中高温脱汞性能的影响

利用ZnCl_2溶液对褐煤进行浸渍后在700℃条件下热解制备改性半焦,采用N2吸附/脱附、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等手段对ZnCl_2处理前后两种半焦表面物化性质进行了表征,在小型固定床反应器上研究了ZnCl_2溶液浸渍处理前后褐煤半焦对气态单质汞(Hg~0)的脱除性能.结果表明,经过ZnCl_2处理得到的半焦(ZSC)具有发达的孔隙结构,其表面含氧官能团含量和数量有所提高,并出现了新的C-Cl基团;在100~360℃温度范围内,制备的改性半焦ZSC的脱汞效率随温度升高而降低,但在中高温条件下仍表现出良好的脱汞性能;在化学吸附过程中,气态Hg0被C-Cl基团氧化为HgCl或HgCl_2,同时Hg~0与半焦表面含氧官能团结合生成HgO,Hg~0最终以HgCl_2或HgO的形式附着在半焦表面.     

改性镍铝催化剂氧化零价汞及抗氨干扰机理

采用尿素水解法制备NiAlO和NiAlMO(M=Zn、Ba、Mn、La、Cr)催化剂用于Hg0催化氧化研究.结果表明,在NH3存在时,NiAlZnO催化剂展现出最好的Hg0氧化活性,250℃时Hg0的转化率超过80％,并在350℃达到最高(90％).Raman和XPS结果显示,Zn掺杂构成Ni-O-Zn固溶体,引起Ni...     

Ag-PANI/BiOI光催化剂湿法脱除气态单质汞

采用原位光还原和简易化学吸附法制备出新型的三元Ag负载聚苯胺/碘氧化铋（PANI/BiOI）系列光催化剂,在模拟烟气条件下考察了光催化剂的脱汞性能,研究了Ag负载量、反应温度和烟气成分等对脱汞活性的影响,采用N₂吸附-脱附、XRD、TEM、XPS、DRS等技术对光催化剂的物理化学属性进行表征.结果表明：添加PANI后,光催化剂的Hg⁰去除性能大幅提升.负载4wt%的Ag后,Ag（4%）PANI/Bi OI具有约98%的脱汞性能.无机阴离子NO₃^-、Cl^-和SO₄^2-对光催化剂脱汞性能的抑制作用较小,但CO₃^2-对光催化剂的活性抑制作用较大,脱汞效率明显下降至82%.与PANI/BiOI相比,Ag（4%）PANI/Bi OI的比表面积和总孔容增大,表明Ag纳米颗粒高度分散在PANI/Bi OI的表面.Ag-PANI/BiOI显示出较强的光吸收能力.Ag纳米颗粒的添加能显著增强PANI/Bi OI表面e^--h⁺对的有效分离.光催化剂高效脱汞的原因在于PANI、Bi OI之间良好的带隙匹配和Ag纳米颗粒的表面等离子体共振（SPR）效应.     

Mo-Mn/TiO2催化剂的协同脱硝脱汞特性

采用浸渍法制备Mo-Mn/TiO₂催化剂,研究了反应温度、HCl和SO₂对其模拟烟气协同脱硝脱汞活性的影响.研究表明,过高的反应温度不利于汞的脱除过程,过低的温度则抑制脱硝反应的顺利进行,但在200℃时可兼具最优的脱硝和脱汞效率;HCl的加入促进汞的高效氧化,却明显降低催化剂对NO的转化;而烟气中SO₂的存在对催化剂的脱硝和脱汞过程均起到抑制作用.利用XRD、H₂-TPR和XPS等表征手段对硫中毒反应前后的催化剂进行了研究.结果表明,硫酸盐在催化剂表面的不断沉积和活性组分Mn⁴⁺及化学吸附氧O_α的消耗乃是致使催化剂失活的主要原因;另外,SO₂与NH₃和Hg⁰对催化剂表面活性位点的竞争吸附,也严重抑制催化剂的脱硝和脱汞反应.Mo-Mn/TiO₂的脱硝过程是通过Mn价态之间的相互转化来完成的,其中元素Mo和O₂是其转化得以实现的助剂;Mo-Mn/TiO₂对汞的脱除以催化氧化为主,金属氧化物中的晶格氧将Hg⁰转化为HgO而被脱除.     

熔盐法制备K+-g-C3N4及其光催化降解有机污染物性能

采用熔盐法制备了能级位置可控的钾离子掺杂石墨相氮化碳催化剂（g-C₃N₄）,并考察了其在可见光下降解罗丹明B（RhB）性能.采用XRD、UV-Vis、XPS、N₂吸附、PL、EIS等手段对催化剂进行了表征.结果表明,钾离子的引入降低了催化剂粒径尺寸,提高了比表面积,改善了光生电子-空穴对的分离效率.不仅如此,通过控制钾离子掺杂量可以实现催化剂的能级位置在一定范围内的任意调变,使有机污染物的氧化降解反应从·O₂^-单一氧化剂反应变成·OH和·O₂^-双氧化剂反应,大大提高了降解率.制备的钾离子掺杂g-C₃N₄的RhB降解速率常数达到0.022min^-1,是纯g-C₃N₄的5倍.不仅如此,通过对能级位置的调控,制备的催化剂对其他多种有机污染物如甲基蓝,苯酚等的降解率也有显著提高.