飞灰基汞吸附剂的表征、改性及其性能评价

摘要

燃煤电厂是重金属汞污染主要排放源之一，针对汞的排放与控制，已经引起国内外各方面学者的关注，并且进行了广泛的研究。现在经济可行的一种实现排放控制的途径之一是利用现有污染物控制装置进行协同控制。本论文选取来自三家燃煤电厂的五种飞灰进行固定床吸附元素态汞实验研究，并进一步对烟煤电厂飞灰进行化学改性，使其对元素汞的吸附能力进一步增强，从而开发高效、低成本的飞灰吸附剂。
　　以CHN元素分析仪和ICP等离子体发射光谱仪分析飞灰样品的元素组成，以N2吸附仪分析飞灰样品比表面参数。同种煤在循环流化床锅炉燃烧得到的飞灰比表面积高于煤粉炉。飞灰样品中含量最高的无机元素为Si，其次为Al、Fe、Ca和Mg。飞灰原样的汞含量与未燃碳含量和比表面积没有明显的关系。
　　在固定床中进行飞灰元素汞吸附实验，用装有飞灰的玻璃管吸附由汞发生源产生的汞，再采用LumexRA-915+汞分析仪对飞灰吸附剂进行分析，进而得到其吸附前后的汞含量，最后用二者的差值来评价飞灰的吸附性能。
　　本论文通过采用离子交换法分别对五种飞灰进行改性，在经过卤化氢、卤化钙和溴化物改性后，飞灰样品的汞吸附性能均得到不同程度的提高，其中溴化氢改性后，五种飞灰汞的吸附性能提高幅度最大，其中最大的为1#电厂烟煤飞灰，提高了300倍左右，汞吸附容量达到15776ng/g。对改性后的不同飞灰样品进行热分析实验，HBr和HCl改性飞灰的热解失重率最低，KBr和CaBr2改性的飞灰在温度高于500℃时开始失重，而CaCl2和NaBr改性后的样品从升温即开始分解且温度达到1000℃仍未分解完全。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 燃煤汞排放现状及其危害

1．1．1 燃煤汞排放分布

1．1．2 燃煤汞排放的危害

1．2 燃煤汞排放控制技术研究

1．2．1 吸附剂法

1．2．2 WFGD脱汞技术

1．2．3 其它脱汞技术

1．3 燃煤飞灰对汞的吸附研究

1．3．1 飞灰的成分和结构

1．3．2 飞灰对汞的吸附特征

1．3．3 飞灰对汞的吸附机理

1．4 汞测试技术研究

1．4．1 湿化学方法

1．4．2 固体吸附剂法

1．4．3 CEM测试技术

1．5 本论文研究内容

第2章 样品准备与表征

2．1 样品采集与前处理

2．2 样品的元素分析

2．2．1 碳、氢、氮、硫元素分析仪器及实验条件

2．2．2 碳、氢、氮、硫元素数据分析

2．3 样品的ICP元素分析

2．3．1 ICP元素分析仪器及实验条件

2．3．2 ICP数据分析

2．4 样品的BET分析

2．4．1 BET分析仪器及实验条件

2．4．2 BET数据分析

2．5 样品的热重与差热分析

2．5．1 热重与差热分析仪器及实验条件

2．5．2 热重与差热数据分析

2．5 原样中汞含量分析

2．5．1 汞含量分析原理及方法

2．5．2 汞含量分析数据

2．6 飞灰原样的汞含量与碳含量及比表面积的关系

2．7 本章小结

第3章 飞灰固定床吸附元素汞性能评价

3．1 固定床吸附汞装置

3．2 系统稳定性检验

3．3 实验条件

3．4 数据分析方法

3．5 飞灰原样对汞的吸附性能

3．6 飞灰与汞的相互作用机制探讨

3．6．1 飞灰表面特性与汞的相互作用

3．6．2 未燃碳与汞的相互作用

3．6．3 无机化学元素与汞的相互作用

3．7 本章小结

第4章 改性飞灰固定床吸附元素汞实验研究

4．1 改性飞灰样品的制备

4．2 改性后飞灰样品的吸附性能

4．2．1 卤化氢改性飞灰对汞吸附性能的影响

4．2．2 钙盐改性飞灰对汞吸附性能的影响

4．2．3 溴化物改性飞灰对汞吸附性能的影响

4．3 改性后飞灰样品的热分析

4．3．1 1#混煤飞灰改性后的热分析

4．3．2 1#烟煤飞灰改性后的热分析

4．3．3 1#CFB混煤飞灰改性后的热分析

4．3．4 2#混煤飞灰改性后的热分析

4．3．5 3#混煤飞灰改性后的热分析

4．4 讨论

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

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