液相碘循环吸收体系协同除汞脱硫机理研究

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汞是工业中重点关注的污染物,我国汞排放主要来自于燃煤烟气和有色金属冶炼烟气。2013年联合国通过了《水俣汞公约》,该公约于2016年经由人大批准后正式生效,我国面临着严峻履约压力。有色金属冶炼烟气汞浓度高、二氧化硫浓度高,现有吸收工艺无法满足愈加严格的排放标准,且二氧化硫会还原溶液中的Hg2+,导致除汞效率的降低。为了有效解决现有工艺中存在的缺陷,文章选用HI/I2/H2O溶液体系,基于硫碘循环制氢工艺和碘络合工艺,考察该体系对含Hg0烟气、含SO2烟气以及含SO2-Hg0的硫汞混合烟气的吸收效果。实验取得了以下初步结论:(1)碘在水中溶解度较低,I2/H2O溶液对SO2烟气无明显吸收效果。但HI/I2/H2O溶液对SO2烟气具有良好的吸收效果,效率达到98.8%,接近传统碱法脱硫的效率。烟气中其他组分对吸收无明显影响,反应后的溶液可以通过蒸馏初步分离HI和SO42-。I2浓度的上升会提升吸收效率,HI浓度的上升会抑制吸收过程,故有必要在反应中采取分离措施保持适当HI浓度。(2)HI溶液因存在缓慢氧化而含有少量I2,故选取KI/I2/H2O溶液考察对Hg0烟气的吸收效果,该溶液对Hg0烟气吸收效果极佳,效率达到99%且持续时间长。吸收体系中增加适当的碘离子可以与I2形成络合物,促进体系对Hg0的吸收速率,而过高的碘离子浓度则会抑制Hg0的吸收效果。烟气中的SO2不会对Hg0的吸收造成负面影响,也不会引起吸收液中汞离子的还原。(3)HI/I2/H2O溶液在吸收SO2-Hg0硫汞混合烟气时,两种混合烟气的吸收同步进行,溶液体系对两种气体都具有很好的选择性。SO2对已被碘溶液吸收的Hg2+无明显还原作用。硫汞混合烟气的吸收存在一定的竞争作用。I2浓度的上升、SO2浓度的下降及Hg0浓度的提升均更加有利于Hg0的吸收。(4)相比现有烟气脱汞工艺,液相碘溶液体系效率高、毒性低,产物价值高且分离后可实现工艺的循环。整个体系在除汞的基础上,达到同时去除及利用二氧化硫的目的,其产物利用价值高、应用前景广。文章对燃煤烟气及有色金属冶炼烟气的脱硫工艺、硫汞协同去除工艺提供了新的思路。
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