改性无机矿物吸附剂对气态汞的吸附试验研究

摘要

汞及其化合物是环境污染物控制的污染物种,煤燃烧是大气汞污染最主要的米源,对其研究己成为当今环境研究的前沿问题。现在最有发展前景的脱汞方法是吸附剂喷射技术,但由于吸附剂的高额成本,使得运行费用过高而无法得到广泛的工业应用。为了解决吸附剂成本高的问题,本文以提高廉价吸附剂的吸附效率为研究目的,采用固定吸附床探究改性后的无机矿物吸附剂对汞的吸附性能。
　　本文系统的总结了一套对固体样品汞含量测定的方法--基于微波消解和原子荧光法测量。通过多次试验确定了HNO3、HC1、HF按照5:2:1的比例混合,在230℃加热将圊体样品完全消解,对现场采集的煤、飞灰、底渣、石膏中的汞含量使用原子荧光进行测定,得出单位质量样品中的汞含量。结合煤、飞灰、底渣、脱硫石膏样品中单位质量汞含量和样品的相应产量,总结出来了燃煤电厂汞的迁移分布规律。从章丘电厂中汞的分布规律来看,燃煤中的的汞有40%进入飞灰和脱硫石膏中,而有60%的汞进入大气。研究发现汞的迁移特性主要与煤种有关,煤巾含氯量越高,进入飞灰和脱硫石膏的汞越多,进入大气的汞越少。
　　为了解决吸附剂喷射脱汞技术的高成本问题,本文选择了膨润土、高岭土、蛭石、沸石四种廉价无机矿物吸附剂并分别对其进行了化学改性。吸附剂的吸附分为物理吸附和化学吸附,未改性的原始无机矿物吸附剂以物理吸附为主,但是物理吸附能力极弱,未改性的吸附剂平均吸附效率不超过20%,而改性后的吸附剂吸附效率获得显著提升,其中又以膨润土为代表,其吸附效率高达70.9%与木质活性炭效果相当。由于负载了CuC12而形成了含氯官能团,从而促进了化学吸附,改性后的吸附剂吸附效率显著提升。
　　本文从吸附剂的物理结构、载氯量、进口汞浓度、反应温度、HC1气氛、O2含量、改性溶剂的种类几个方面对吸附效率的影响进行分析。烟气汞浓度的增加会降低改性吸附剂的吸附效率,但是可以增加单位吸附量。温度对吸附效果的影响较为复杂,这其中存在一个转折温度点,低于这个温度,吸附效率会随温度的升高而升高,当高于转折温度吸附剂的内部活性位会部分失活而使吸附效率下降。烟气气氛中对吸附效率影响最大的两个因素是HC1和O2。HC1存在的会促进吸附剂对汞的吸附,改性吸附剂的吸附效率会提升10%左右。没有O2的情况下,改性吸附剂几乎没有吸附能力,说明O2对吸附反应的进行有着重要作用。
　　总体来说,改性无机矿物吸附剂具有良好的汞吸附性能,并且价格成本低廉,具有良好的工业应用前景。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 汞的物理化学性质

1.2 汞的排放来源及影响因素

1.2.1 自然界的汞排放

1.2.2 人为的汞排放

1.3 汞的传播及危害

1.4 中国能源消费结构分析预测

1.5 中国燃煤汞排放

1.6 国内外汞脱除研究现状

1.6.1 现有污染物脱除设备对汞的脱除性能

1.6.2 气态汞脱除方法研究概况

1.6.3 吸附剂吸附气态汞研究现状

1.7 本文研究内容及方法

第2章 燃煤电厂系统Hg分布、迁移规律

2.1 我国动力煤储量及煤中汞的赋存状态

2.2 锅炉运行中汞的分布状态及迁移规律

2.2.1 影响汞分布及迁移规律的因素

2.2.2 烟气中汞存在形态的影响因素

2.3 燃煤电厂系统Hg的分布

2.3.1 实验仪器的介绍:微波消解仪、原子荧光仪

2.3.2 消解方法

2.3.3 消解结果

2.3.4 样品汞含量结果分析

2.3.5 汞的质量分布计算

2.4 本章小结

第3章 吸附剂脱汞实验系统及实验结果分析

3.1 吸附剂的准备与化学改性方法

3.2 吸附剂脱汞研究内容及方法

3.2.1 各实验仪器的介绍

3.2.2 实验台及实验系统

3.2.3 实验方法及操作步骤

3.3 实验结果分析

3.3.1 改性吸附剂的初步筛选结果

3.3.2 吸附剂的表征结构对吸附效果的影响

3.3.3 不同溶液含氯量对吸附效果的影响

3.3.4 进口汞浓度对吸附效果的影响

3.3.5 温度对吸附效果的影响

3.3.6 氯化氢气氛对吸附效果的影响

3.3.7 氧气含量对吸附效果的影响

3.3.8 不同改性溶剂对吸附效果的影响

3.4 本章小结

第4章 电厂脱汞工艺设计

4.1 吸附剂喷射脱汞方案

4.1.1 吸附剂喷射脱汞工艺选择

4.1.2 吸附剂脱汞工艺系统

4.1.3 吸附剂喷射脱汞主要设备

4.1.4 吸附剂的存贮、制备、运输和供应

4.2 综合脱除系统脱汞方案

4.2.1 脱硫废水反喷脱汞

4.2.2 其他氧化系统脱汞

4.3 国外工艺借鉴

4.3.1 炉后喷射溴化粉状吸附剂吸附剂

4.3.2 炉前糗化添加剂技术

4.4 本章小结

第5章 全文总结及展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

致谢

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