飞灰及改性飞灰吸汞过程的热化学动力学研究

摘要

煤炭资源做为我国主要的一次能源，因燃煤而产生的大气污染物对环境造成了严重的破坏，燃煤引起的汞排放已成为了全球的关注问题。在我国，燃煤电厂中汞的排放控制技术的研究与国外的研究水平相比属于初级阶段，燃煤设备基本上处于无治理的排放状态。因此，在我国加强燃煤过程中汞排放一级控制领域的系统研究，这对于我国的可持续发展战略的实施和人类环境的保护有着深远的意义。
　　本文以研究飞灰与改性飞灰的吸汞过程和开发高效吸附剂为目的，自主设计了固定床吸附装置来对飞灰与改性飞灰的吸汞过程进行评价，提出了2个主要的参考参数:吸附速率和平衡吸附量。目前，国内关于使用动力学的知识去分析飞灰吸汞过程的相关研究不多，但是使用动力学的知识去分析的重要性却是毋庸置疑的，本文选用了2种动力学模型进行拟合，发现该吸汞过程更加符合准一级吸附模型，并且选用了Langmuir等温吸附理论对本文的实验过程进行分析，发现与所做的实验结果拟合的效果很好，因此得出飞灰在不同温度下的吸汞平衡特性曲线。对不同温度下的吸附等温线做对比可知，飞灰吸汞的行为可能是一个焓减的放热过程，升温会降低吸附平衡后飞灰上汞的浓度。
　　研究关于模拟烟气汞浓度对吸附过程的影响时，入口汞浓度的增加，也意味着汞与飞灰的接触几率得到了提高，从而对飞灰吸汞过程有正效应的影响，从而提高了飞灰的吸附速率和吸附量。
　　温度作为吸附过程的一个重要的实验参数，对于飞灰原样部分，随着固定床吸附温度的升高，飞灰的吸附性能是随之降低的，这可能主要是由于飞灰原样的吸汞过程中物理吸附起到了主要的作用，而对于物理吸附而言，温度的升高对物理吸附过程是起到抑制作用，但是对于改性飞灰而言，在本文所选择的温度范围内，随着固定床吸附温度的升高，改性飞灰的吸汞性能是随之增强的。因此，改性飞灰在电厂的电除尘器之前喷射是一个比较好的选择。
　　本文的主要目的之一为开发高效吸附剂，通过化学表面改性的方法可以大大的提高飞灰的吸汞性能。飞灰吸汞过程中，飞灰表面上的活性点的数量和质量是影响飞灰吸汞的主要内在原因，经过化学改性方法能够明显的改变飞灰表面的活性点的数量和质量，通过HBr改性的飞灰改善效果更佳。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 汞的基本特性及其危害概述

1．2 燃煤汞排放现状及标准

1．3 燃煤电厂中汞的行为特征

1．4 烟气中汞含量的监测技术

1．4．1 30B法

1．4．2 OHM法

1．4．3 汞在线监测技术

1．5 汞污染控制研究方向

1．6 本课题的研究目的与研究内容

1．6．1 本课题的研究目的

1．6．2 本课题的研究内容

第2章 实验方案与实验装置

2．1 样品采集与预处理

2．1．1 飞灰的选取

2．1．2 样品飞灰的预处理

2．2 实验设备简介

2．2．1 汞连续在线监测仪

2．2．2 电热恒温干燥箱

2．3 改性方法简介

2．4 实验方法

2．4．1 原样实验方法

2．4．2 改性飞灰实验方法

2．5 本章小结

第3章 飞灰原样吸汞过程的热化学动力学研究

3．1 飞灰原样吸汞实验系统

3．2 飞灰原样吸汞实验方法

3．2．1 实验步骤

3．2．2 实验系统稳定性检验

3．3 吸汞性能的评价方法

3．4 建模方法

3．4．1 准一级动力学模型

3．4．2 准二级动力学模型

3．4．3 实验数据的处理方法

3．5 不同电厂飞灰对飞灰原样吸汞的影响规律

3．6 入口汞浓度对飞灰原样吸汞的影响规律

3．7 吸附反应温度对飞灰原样吸汞的影响规律

3．8 飞灰原样吸汞的等温吸附平衡特性研究

3．9 本章小结

第4章 改性飞灰吸汞过程的热化学动力学研究

4．1 改性飞灰吸汞实验系统

4．2 改性飞灰吸汞实验方法

4．2．1 实验步骤

4．2．2 实验系统稳定性检验

4．3 改性剂对改性飞灰吸汞过程的影响研究

4．4 HBr溶液的浓度对改性飞灰吸汞过程的影响规律

4．5 入口汞浓度对改性飞灰吸汞过程的影响规律

4．6 吸附反应温度对改性飞灰吸汞过程的影响规律

4．7 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文研究成果

5．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢