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燃煤产生的二氧化硫、一氧化氮和元素态汞均会对生态环境和人体造成巨大危害。截止目前,针对二氧化硫、一氧化氮和元素态汞等单一污染物,国际国内专家已经先后研发出一系列相应的成熟控制技术,例如石灰石-石膏法脱硫,选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)脱硝以及活性炭脱汞。这种分级治理方式普遍存在占地面积大、设备投资和运行费用高,系统稳定性差等问题。因此,研发具有设备投资费用少、运行成本低和无二次污染的烟气同时脱硫脱硝脱汞新工艺成为了国内外燃煤烟气污染物控制研究的热点。本课题在“863”课题,燃煤烟气循环流化床脱硫脱汞一体化及多污染物协同净化技术研究与示范资助下,在详细调研前人研究的基础上,对可实现二氧化硫、一氧化氮和元素态汞同时氧化和脱除的吸收溶液进行了大量筛选,并合成了二过碘酸合铜(diperiodatocuprate(Ⅲ), DPC)和二过碘酸合镍(diperiodatonicke late(Ⅳ), DPN)。通过实验确定了二者在喷射鼓泡反应体系中的最佳实验条件,在最佳条件下,利用DPC溶液可实现同时脱除90%的Hg0,98%的SO2和56.8%的NO；利用DPN溶液可实现同时脱除86.2%的Hg0,98%的SO2和56.2%的NO。为了降低吸收剂成本和二次环境污染,在预氧化体系实验平台上,以H2O2+添加剂N+添加剂F (HNF)为吸收溶液,开展了同时氧化脱除S02、NO和Hg0的最佳实验,在最佳条件下,SO2, NO和Hg0的脱除效率分别达到99%,81.5%和91.2%。通过上述实验研究,提出了三种同时脱硫脱硝和脱汞的新方法。通过对反应过程的热力学计算和反应产物的离子色谱(IC)、冷原子荧光和X-射线衍射(XRD)检测,揭示了脱除反应机理,其中DPC体系实验产物检测结果显示SO2的脱除产物为SO42-、NO的脱除产物为NO3-, Hg0被氧化为Hg2+。根据前人研究结果和最佳反应条件下溶液的pH值对DPC存在形态进行了研究,确定DPC溶液主要的氧化形态为[Cu(OH)2(H3IO6)2]3和[Cu(OH)2(H3IO6)]-。DPN体系实验产物的检测结果与DPC相同,且采用相似方法确定DPN溶液主要的氧化形态为[Ni(OH)2(H3IO6)2]2-和[Ni(OH)2(H3IO6)(H2IO6)]3-。预氧化体系实验产物检测结果显示在管道中NO被氧化为NO2；管壁内残渣中检测到亚硫酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐和硝酸盐；后续吸收溶液中SO2的脱除产物为SO42-,而NO的脱除产物为NO3-, Hg0被氧化为Hg2+。热力学分析结果证实了反应发生的可能性和反应程度,同时显示在气相产物中可能存在少量的SO3、NO3、N2O5和N203。基于上述体系的同时脱硫脱硝脱汞宏观反应动力学实验研究,计算出DPC体系同时脱硫脱硝脱汞反应中SO2、NO和Hg0的分级数分别为1.32、2.08和1.58,反应的平均表观活化能分别为9.89kJ/mol、17.05kJ/mol和28.02kJ/mol。DPN体系同时脱硫脱硝脱汞反应中SO2、NO和Hg0的分级数分别为1.36、2.12和1.63,反应的平均表观活化能分别为12.54kJ/mol、21.27kJ/mol和33.03kJ/mol。预氧化体系同时脱硫脱硝脱汞反应中SO2、NO和Hg0的分级数分别为1.03、1.10和0.83,反应的平均表观活化能分别为6.84J/mol、19.15kJ/mol和11.85kJ/mol。