催化氧化法烟气脱汞研究进展

烟气汞污染是被世界公认为继燃煤硫污染之后的又一大污染问题。催化氧化脱汞反应是元素汞转化的重要途径。综述了国内外催化氧化法烟气脱汞方法,着重讨论了选择性催化还原法(SCR)、光催化氧化法、膜催化氧化法和催化氧化法4种烟气脱汞技术,并对该领域今后的发展趋势进行展望。     

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。     

过渡金属元素掺杂改性SCR对零价汞的催化氧化性能

为提高商用SCR催化剂对Hg0(零价汞)的催化氧化活性,研究了过渡金属对其进行掺杂改性的方法,并利用固定床反应平台考察了不同试验条件下改性催化剂对Hg0的氧化效率. 结果表明:Y、Zn、Ni和Zr等过渡金属的掺杂可明显抑制SCR催化剂的催化活性,而Fe、Cu掺杂改性SCR催化剂对Hg0的催化氧化性能有显著提升. 在反应温度为350 ℃、空速比为370 000 h-1、φ(HCl)为1×10-5的条件下,Fe、Cu掺杂改性的SCR催化剂对Hg0的氧化效率均能达到90%以上,并且Fe掺杂改性后的SCR催化剂的脱硝性能也未受到明显影响. 借助XRD和XPS等表征手段,对反应前后Fe掺杂改性SCR催化剂进行了研究,表明Fe改性SCR催化剂遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机制,可明显提高对Hg0的催化氧化效率,因此,应用前景较好.      

非平衡等离子体氧化脱硫方法的研究

应用超强脉冲电场产生高浓度，高能量的活性粒子，使ＳＯ２在氧化过程中生成Ｈ２ＳＯ４，与ＮＨ３进行热化学反应，生成稳定的固体微粒（ＮＨ４）２ＳＯ４，用电收尘器加以回收，脱除率，回收率可达９０％左右。该方法一次投资大幅度减少，回收安盐价值抵消了药品费和电费。     

氯元素对烟气中汞的形态和分布的影响

采用化学热力平衡分析方法研究了在煤燃烧在气化过程中产生的瀵气里痕量元素汞的形态及分布，在一个大气压下，400K－2000K温度范围里，研究了汞－煤系统和汞－煤－氯系统中汞在还原性气氛和氧化性气氛的烟气中的化学形态和分布，着重探讨了煤中的氯元素对汞在烟气中的形态和分布的影响，化学热力平衡分析结果表明，在煤燃烧和气化的最高温度区域里，单质汞是示是主要形式，少量的氯元素可以大大地增强汞元素的蒸发;在气化的还原性气氛烟气中，汞的主要形式是单质汞，在氧化性气氛的燃煤烟气中随着在烟气中温度的降低，单质汞将发生化学反应而生成氯化汞；烟气中氯元素的含量越大，氯化汞作为稳定相的温度范围越宽。     

SCR催化剂对汞的催化氧化研究进展

文章综述了目前国内外选择性催化还原(SCR)催化剂催化氧化燃煤烟气中汞的研究现状。介绍了钒基、铜基、铁基、锰基、铈基以及贵金属SCR催化剂对汞的催化氧化性能;分别分析了烟气温度、烟气组分(Cl2、HCl、SO2、NH3等)、空速等因素对各催化剂汞氧化性能的影响;最后运用文献对比方法综合概括了燃煤烟气条件对汞氧化的影响,并结合我国燃煤电厂现状,对SCR催化脱汞技术的发展方向提出建议:利用SCR催化剂实现燃煤烟气中汞的氧化,结合现有污染物控制设备实现汞的脱除,是一种经济、高效的燃煤烟气脱汞技术;当前应深入研究SCR催化剂对汞的催化氧化机理,开发能够实现NOx与汞协同控制的,稳定、高效、普适性强的低温SCR催化剂。     

低分子有机酸对汞氧化还原反应的影响

为探究植被根系分泌物的主要成分低分子有机酸对汞氧化还原反应的影响,采用室内模拟试验,探讨了酒石酸、柠檬酸及琥珀酸对汞的还原、氧化反应的影响,并分析了其相应的作用机制.结果表明,酒石酸对汞还原反应有明显的促进作用,柠檬酸有抑制作用.低浓度琥珀酸对汞还原反应有促进作用,高浓度为抑制作用.酒石酸还原Hg2+的反应为二级动力学反应,速率常数为0.0014~0.0056 L·(ng·min)-1.3种有机酸在反应初期对Hg0表现出一定的氧化作用,但随后被氧化的Hg0又被重新还原.3种有机酸对Hg0的氧化能力顺序为:柠檬酸>酒石酸>琥珀酸.     

溴添加对燃煤烟气汞形态转化的影响

在一维管式沉降炉燃烧试验装置上,以汞的氧化率为评价指标,进行了溴化物种类、添加浓度、添加方式等因素对燃煤烟气汞形态转化影响的实验研究.结果表明: 溴对汞的氧化起促进作用,汞氧化率在一定的范围快速增加,超过此范围缓慢增加.不同的煤质,不同的溴添加物,这个范围是不同的;综合考虑添加成本,操作难易程度以及汞的氧化率,添加同浓度的溴化物时,汞的氧化率由低到高的排列顺序依次是:HBr炉后< HBr炉前< CaBr2< NaBr.在本实验条件下,汞的氧化效果最佳的条件是,褐煤中添加200mg/kg溴化钠,汞的氧化率约72%;亚烟煤添加1000mg/kg溴化钠,汞的氧化率约83%.     

汞污染地区粮食对大鼠脑组织氧化损伤影响

应用典型汞矿和典型化工厂粮食对大鼠进行暴露,研究了大鼠脑组织中MAD、SOD、GSHPx以及脑汞含量的变化情况。结果表明,与对照组相比,经过7d暴露后,清镇组大鼠及万山组大鼠脑汞蓄积均出现显著性差异(清镇,p<0.05;万山,p<0.01)。生理生化指标结果表明,暴露3d后,清镇组脑组织GSHPx与对照组相比有显著差异(p<0.05);暴露7d后,万山组脑组织GSHPx及MDA与对照组相比有显著性差异(GSHPx,p<0.05;MDA,p<0.01),清镇组脑组织各指标与对照组相比均有显著性的差异(p<0.05),证明经7d暴露后,大鼠脑组织中已产生脂质过氧化损伤。进而表明上述两处典型汞污染地区汞污染极为严重,可能已经通过食物链严重影响到当地公众健康与安全。     

等离子体协同金属氧化物催化氧化苯的研究

以Al2O3和Ag/Al2O3为催化剂,采用介质阻挡放电(DBD)反应器降解空气中低浓度的苯(C6H6),重点考察了苯的转化率、能量效率随能量密度的变化关系.研究发现:苯的氧化产物为一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),当能量密度为94 J/L时,在催化剂Ag/Al2O3、Al2O3存在以及不使用催化剂的条件下,苯的能量效率分别达到了0.054 mol/kW·h、0.038 mol/kw·h与0.024 mol/kW·h.同时,探讨了国外应用低温等离子体技术处理气体污染物的相关研究成果,并与本研究做了比较.     

低温等离子体处理工业废气中甲苯的研究进展

甲苯作为挥发性有机化合物的代表,其治理技术已成为研究的热点。介绍了低温等离子体的概况及其处理甲苯的机理,重点概述了单独低温等离子体技术处理甲苯的放电形式、放电参数以及低温等离子体协同催化技术处理甲苯的工艺、催化剂种类和放电模式,并对低温等离子体技术处理工业废气中甲苯的发展方向进行了展望。低温等离子体技术处理工业废气中甲苯的处理效率高,但选择性较差,通过协同催化技术,可以进一步提高选择性,具有很好的应用前景。     

低温等离子体对复合CVOCs的降解特性

以难生物降解的氯苯和二氯乙烷为目标污染物,以低温等离子体作为VOCs处理技术,考察了不同频率电源条件下工艺参数对混合气体降解过程的影响,并对降解产物进行了分析,为后期与生物技术耦合提供理论依据.结果表明,高低频电源条件下等离子体中的能量效率均随着SIE的增大先升高后降低.在低频电源的等离子体中,SIE=7 167 J·L~(-1)时,能量效率最大;而在高频电源的等离子体中,SIE=6 111 J·L~(-1),能量效率达到最大.在两种频率电源的等离子体中,各组分的去除率都随着SIE的升高先增大后逐渐减小;去除率随着停留时间的延长而增大,但去除负荷却会出现降低,当停留时为5s时,高频和低频电源的等离子体中气体的去除负荷都达到最大,本实验选取5 s的停留时间进行后续的产物分析.经产物分析发现,CO_2的生成量和选择性随着SIE的升高而增大;臭氧浓度随SIE的升高而增大,高频电源的等离子体中O3生成量较大;TOC浓度随SIE的增大先增大后迅速减小,能量效率最大时产物水溶性最佳.     

低温等离子体协同催化降解VOCs的研究进展

低温等离子体协同催化降解VOCs技术因其具备操作条件简单、去除效率高、CO2选择性好、能量利用率高及产生二次污染物量少等特点,近年来受到国内外研究者的普遍关注。文章在研究大量文献的基础上,概括和分析了低温等离子体协同催化降解VOCs的影响因素和作用机理,并对其在挥发性有机化合物治理中的发展进行了展望。     

低温等离子体催化治理气态污染物的研究进展

低温等离子体催化技术作为一种环保新技术具有能耗低、使用便利、不产生副产物等优点,介绍了低温等离子体催化技术的基本原理和在处理VOCs、氮氧化物和机动车尾气治理等领域的研究进展.并提出了该技术应用于治理废气领域尚需解决的问题和发展方向.     

低温等离子体技术处理全氟化合物研究进展

对低温等离子体技术降解全氟化合物的研究现状、新型技术、成果、存在的问题以及发展方向做了全面综述.着重总结了微波等离子体技术、水等离子体技术、填充床等离子体技术等.简要阐明了低温等离子体技术对全氟化合物的去除机理,以及微波等离手体技术和水等离子体技术对CF4的降解机理.最后总结低温等离子体技术对全氟化合物降解的发展前景.     

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%.     

低温等离子体技术在汽车尾气净化中的应用

介绍了低温等离子体技术及在汽车尾气净化中的应用和发展现状,阐述了低温等离子体产生的方法,讨论了其在汽车尾气净化过程中的机理,并提出了目前该技术在实际应用中还存在的一些局限性。     

低温等离子体与催化剂联用降解空气中低浓度的苯

采用介质阻挡放电(DBD)与催化剂(MnO2,TiO2)联用降解空气中低浓度的苯(C6H6)。考察了苯的转化率、产物选择性、能量效率随能量密度的变化关系。研究发现,苯的转化率随能量密度的增加而增加,当注入DBD反应器的能量密度为1200J/L时,等离子体协同催化剂MnO2氧化苯的转化率达到了92%。苯的氧化产物为一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2),进而阐述了其氧化机理。当能量密度为430J/L时,在催化剂MnO2,TiO2存在的条件下,能量效率分别达到了0.062与0.043mol/kWh。