西南地區(qū)燃煤煙氣汞吸附與電化學回收的研究.pdf

1、汞是一種有毒有害的重金屬元素，易遷移，難富集，對環(huán)境生態(tài)和人類健康有相當大的毒性。我國一次性能源以煤炭為主，1995年全國燃煤共排放汞302.9t，其中向大氣中排汞量為213.18t。汞排放最大的行業(yè)為電力。汞經(jīng)由燃煤過程的排放遷移、轉(zhuǎn)化已成為它在生物圈內(nèi)循環(huán)的一個重要途徑。因此，燃煤汞排放也是我國面臨的重要環(huán)境問題。 單質(zhì)汞是煙氣中氣態(tài)汞的主要形式，也是大氣環(huán)境中汞的主要形式。目前汞污染控制技術中研究和使用最廣泛的是活性炭注

2、入技術。本實驗通過在活性炭上負載催化劑CoxOy、MnxOy、CoxCuyOz、CoCl2和MnCl2對活性炭進行改性，提高活性炭對汞的吸附能力。研究了制備材料的活化溫度，負載量和吸附時反應溫度對吸附實驗的影響。實驗表明，當負載量均為20％時，吸附溫度為150℃時，它們的穿透時間分別達到為16h，10h，7.5h，135h，113h，吸附容量分別為：26mgHg/gAC，18mgHg/gAC，13mgHg/gAC，171mgHg/gAC

3、，151mgHg/gAC，分別是未改性活性炭的126倍，87倍，63倍，826倍，729倍。吸附效果最好的是CoCl2/AC、MnCl2/AC。TGA，XRD分析表明：(1)活性炭上的氯可以與汞發(fā)生化學反應生成HgCl2，大大提高活性炭的吸附效率。(2)經(jīng)Co和Mn改性的活性炭可以在活性炭上形成CoxOy和MnxOy，CoxOy和MnxOy作為活性中心分散在活性炭上可以催化氧化單質(zhì)汞，使單質(zhì)汞轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的汞，如HgO被活性炭吸附而去除

4、。 在CoxCuyOz/AC上再添加氯和溴，Co:Cu:Cl(Br)=1：1：0.5（摩爾比），CoxCuyOz負載量為20％，吸附時間1h時，汞去除率分別達到84％，89％，比CoxCuyOz分別提高了10和15個百分點，也再次證明了在活性炭表面負載鹵素Cl或Br可以增強活性炭對汞的吸附，且鹵素活性為Br>Cl。 采用Elovich方程、雙常數(shù)方程、一級反應動力學方程、拋物線方程方程對汞吸附動力學進行擬合，結(jié)果表明

5、：CoxOy/AC，MnxOy/AC，CoxCuyOz/AC的吸附過程更符合雙常數(shù)方程，說明CoxOy/AC，MnxOy/AC，CoxCuyOz/AC的汞吸附過程是復雜的動力學過程，吸附過程、擴散過程和結(jié)合過程都起著重要的作用；對于CoCl2/AC和MnCl2/AC來說，四種方程均可以很好地擬合Hg的吸附量和時間的關系，更符合一級反應動力學方程，說明CoCl2/AC和MnCl2/AC的汞吸附過程中化學反應起主要作用。比較Elovich方

6、程參數(shù)中的常數(shù)b和一級反應動力學方程中的常數(shù)q∞，可以得到五種改性后的活性炭對Hg的最大吸附量和吸附速率大小順序一致，均為：CoCl2/AC>MnCl2/AC>CoxOy/AC>MnxOy/AC>CoxCuyOz/AC。 實驗所用的煤來自貴州凱里地區(qū)，汞含量高達1.38mg/kg。煤在小型燃燒爐中燃燒，產(chǎn)生的氣體經(jīng)過過濾后，經(jīng)過改性后的活性炭，最后氣體中殘留汞用Ontario-Hydro方法的溶液吸收。經(jīng)過8h的煙氣吸附，改性

7、活性炭吸附了氣態(tài)汞中97％的單質(zhì)汞，而吸收液只吸收了3％的單質(zhì)汞，表明吸附劑對實際煙氣汞也有很好的吸附能力。在本實驗條件下，1kg的改性活性炭可以吸附7472t煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中的氣態(tài)單質(zhì)汞；在大型燃煤工況下，若取煤中汞的釋放率為98％，煙氣中顆粒汞和氣態(tài)的汞的含量分別為80％，20％，而單質(zhì)汞又占氣態(tài)汞中的80％，則1kg的改性活性炭可以吸附790t煤所產(chǎn)生的煙氣中的氣態(tài)單質(zhì)汞。 本論文還對電化學再生吸附后活性炭進行了研究。