活性焦配方磁性载银沸石负载SCR催化剂低温吸附痕量Hg0的性能研究

摘要

汞是大气环境中一种剧毒性污染物，其中燃煤电站和废弃物的燃烧是人为汞排放的主要来源。由于汞的挥发性、持久性、生物富集性以及高毒性，燃煤烟气中汞的排放及控制引起了广泛的关注。目前活性焦脱硫、SCR脱硝技术已相当成熟，而联合脱硫脱硝脱汞技术还相当薄弱。开发一种新型、高效的配方型吸附剂，利用燃煤电站现有的污染物控制装置在脱除燃煤烟气中痕量Hg0的同时，又可以脱除SO2、NOx等大气污染物，对燃煤汞污染控制具有重要的理论、经济和现实意义。因此，本文以活性焦、SCR催化剂、磁性载银沸石吸附剂为研究对象，通过对活性焦配方磁性载银沸石吸附剂的制备及相关表征，在固定床实验系统进行吸附痕量Hg0的实验研究，以及数学模型初步分析，分析其吸附机理。　　通过固定床实验系统进行烟气低温吸附Hg0的实验，首先研究了活性焦、(V2O5-WO3/TiO2) SCR催化剂、磁性载银沸石（ MagZ-A g0）在不同反应温度下对模拟烟气中Hg0的吸附效果，然后对比研究了活性焦配方磁性载银沸石吸附剂（以下文中简称为“配方型吸附剂”）及负载SCR催化剂的配方型吸附剂，对模拟烟气中Hg0的吸附性能。结果表明，在纯N2气氛下，单一吸附剂随着温度升高，Hg0的脱除效率降低，质量配比为3:1的活性焦配方磁性载银沸石吸附剂为最佳质量配比的配方型吸附剂，负载SCR催化剂的配方型吸附剂对Hg0的脱除效率，虽没有明显提高 Hg0的最高脱除效率，但其达到75％的穿透率的穿透时间比单一吸附剂时间更长，提高了Hg0的脱除效率。　　通过对负载SCR催化剂的配方型吸附剂低温吸附 Hg0的实验研究，分析了温度、O2、HCl、NO、SO2等气体对其的影响，并对其吸附及影响机理进行了深入探讨。结果表明，在纯N2气氛下，负载SCR催化剂的配方型吸附剂对Hg0的吸附主要表现为物理吸附，随着吸附温度的升高，吸附剂对Hg0的吸附量减少，吸附能力降低，脱除效率也随之下降；O2可以有效的促进Hg0在吸附剂上的吸附， HCl在有O2存在条件下对Hg0的脱除具有很强的促进作用，NO对Hg0的脱除有一定的促进作用，SO2本身并没有促使 Hg0氧化的作用，在有O2存在的条件下对Hg0的脱除有一定的促进作用。　　选用Langmiur吸附等温式描述吸附剂表面的吸附过程，在前人研究基础上，建立了负载SCR催化剂的配方型吸附剂在固定床实验系统吸附Hg0的数学模型，并进行初步分析。结果表明，实验数据与模拟计算数值吻合较好，该模型可以在一定条件下对单质汞的吸附效果进行模拟。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2燃煤汞的排放及危害

1.3燃煤汞排放控制研究进展

1.4本文研究主要内容与意义

第二章 负载SCR催化剂的配方型吸附剂制备与表征方法

2.1引言

2.2负载SCR催化剂的配方型吸附剂的制备

2.3表征方法

2.4本章小结

第三章 负载SCR催化剂的配方型吸附剂去除痕量Hg0的性能研究

3.1引言

3.2吸附Hg0固定床实验系统及稳定性测试

3.3结果与讨论

3.5本章小结

第四章 烟气组分对负载SCR催化剂的配方型吸附剂低温吸附Hg0的性能影响

4.1引言

4.2实验材料

4.3实验条件

4.4脱除效率和穿透时间的定义

4.5结果与讨论

4.6本章小结

第五章 负载SCR催化剂的配方型吸附剂低温吸附痕量Hg0数学模型的初步分析

5.1引言

5.2吸附理论

5.3吸附模型的建立及初步分析

5.3结果与讨论

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2创新点

6.3后续研究工作及展望

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

致谢