【摘 要】
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汞因其具有持久性、生物累积性和神经毒害作用,目前已经引起了较为广泛的关注。燃煤电厂是大气中主要的汞污染源,并且主要是以零价汞的形式排放,难以被现有除尘及脱硫装置捕集。
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汞因其具有持久性、生物累积性和神经毒害作用,目前已经引起了较为广泛的关注。燃煤电厂是大气中主要的汞污染源,并且主要是以零价汞的形式排放,难以被现有除尘及脱硫装置捕集。现有ACI注入法脱汞技术因其较高的操作成本以及对飞灰品质的影响,不利于大规模工业应用。而利用氧化态汞的高溶解度,将零价汞氧化为二价汞,从而提高汞液相溶解能力并与湿法吸收技术相结合,开发基于湿法脱硫工艺的气相氧化-液相吸收联合脱硫脱汞技术将提供一种经济可行的技术途径。因此,本文针对汞的气相氧化结合液相吸收的汞控制技术,进行了系统研究。
首先,基于实验室现有钛基催化剂制备技术,考察了利用溶胶凝胶法制备的不同金属掺杂催化剂汞催化氧化性能。通过筛选和优化,制备了一种在150-300℃温窗下氧化效率能达到100%的钴掺杂催化剂。此外,利用XRD、XPS、TEM和TPR等表征手段对催化剂进行了表征。确定催化剂主活性相为Co3O4。通过研究HCl和O2在催化反应中的作用,提出了修正的Mars-Maessen模型,明确了HC1和O2在反应中的历程及对汞氧化的作用。
其次,在模拟烟气二价汞吸收实验装置上对钙基湿法、双碱法和氧化镁法脱硫系统的脱汞性能进行了研究,考察了主要气相、液相条件和液相离子对脱汞性能的影响。研究结果显示:三种脱硫系统均显示出了较高的二价汞吸收性能,但汞还原现象也很明显。在吸收液pH值为4.5-5.5之间时,钙基系统中有将近70%汞被还原,而双碱法和氧化镁法也有近30%的还原量。提高吸收液硫酸根离子和氯离子浓度能明显抑制汞的还原。镁离子在钙基脱硫系统和双碱法中显示了不同的汞还原影响作用。NO和O2可以提高系统的脱汞效果,而二氧化硫则不利于汞的脱除。
最后,我们利用紫外可见分光光谱等表征手段,对镁离子、硫酸根和氯离子的二价汞还原抑制过程进行了研究。实验结果表明:镁离子在钙基脱硫系统中对汞还原的促进是由于在镁离子的作用下CaSO3·0.5H2O固体悬浮颗粒表面积增加,从而增加了二价汞还原的活性点位;而在双碱法脱硫系统中,则生成了MgSO30中性离子对,降低了液相活性亚硫酸根含量。硫酸根的加入是由于生成了HgSO3SO42-这一相对稳定的络合物。而对于氯离子,主要是生成了较为稳定的Cl2HgSO32-和ClHgSO3-络合物,并且Cl2HgSO32-的稳定性比ClHgSO3-更强。液相HgSO3的降解是汞还原的限制步骤。硫酸根、氯离子和过量亚硫酸根主要是限制了HgSO3的降解从而实现汞还原的抑制。
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