湿法脱硫浆液中汞的形态转化及其稳定化研究

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利用湿法烟气脱硫系统协同脱除燃煤烟气中的汞污染物被认为是具有发展潜力的脱汞技术之一。湿法脱硫系统在脱除燃煤烟气中的SO2的同时,能有效的去除烟气中的二价汞(Hg2+),但由于湿法脱硫浆液具有一定的还原性,浆液中己被捕捉的Hg2+会被还原成单质态汞(HgG)进入气相,造成二次污染;同时进入脱硫浆液的Hg2+会在浆液的气相、液相和固相(脱硫石膏)中发生迁移和再分布,脱硫石膏中的汞会在石膏资源化利用的过程中发生再次释放现象。针对以上问题,本文开展了湿法脱硫浆液中汞的形态转化及其稳定化研究,主要工作如下:首先,在实验室条件下模拟了湿法脱硫浆液中Hg2+再还原生成Hg0的过程。采用单因素实验法探究了浆液温度、浆液初始pH值、浆液中S(IV)的浓度以及C1-浓度对浆液中汞再释放现象的影响以及对汞在脱硫浆液气、液、固三相中分布的影响。实验发现脱硫浆液温度的升高会加剧浆液中Hg2+被还原再释放的现象,同时进入固相脱硫石膏颗粒中的汞含量也随之增加。浆液pH值的增加能够有效控制浆液中汞的还原再释放现象。作为Hg2+被还原的主要影响因素S(IV),其浓度的增加能够有效降低浆液中Hg2+的还原率,但是其与Hg2+结合生成的化合物会附着在脱硫石膏的表面,增加固相脱硫石膏中的汞含量。脱硫浆液中的(C1-会与Hg2+生成稳定的络合物HgClx2-x、ClHgS03-和CI2HgS032-,从而抑制了浆液中Hg2+的还原再释放现象,但是同样会增加汞在固相石膏中的分布。其次,本文探究了在脱硫浆液中投加不同添加剂对于浆液中汞再释放现象的影响,主要考察了 Na2S、TMT-18和DTCR-2以及Fenton试剂四种添加剂的作用效果。实验发现这四种添加剂均能有效降低气相中被还原的Hg0含量。前三种添加剂通过与浆液中的Hg2+生成稳定的螯合物来固定住浆液中的Hg2+,从而降低了其被还原成Hg0的机率,但是生成的螯合物会附着在固相脱硫石膏颗粒表面从而增加了固相石膏中的汞含量,此外反应完成后浆液液相中残余的Hg2+含量均有所降低。Na2S、TMT-18和DTCR-2在本实验中的最佳添加量分别为1.0、3.0、1.0倍化学计量比。TMT-18和DTCR-2两种添加剂的作用效果会受到浆液pH值的影响,较高的pH值利于其控制浆液中汞的还原率。而Fenton试剂则是利用其生成的具有强氧化性的·OH和H02·自由基氧化Hg0,从而有效的控制浆液中汞的再释放现象,此外生成的Fe(OH)3颗粒会促进浆液中的汞与其发生共沉淀,从而增加了固相脱硫石膏中的汞含量。最后,本文通过模拟脱硫石膏在实际应用中可能经历的加热及酸雨侵蚀过程,考察了这两个过程中脱硫石膏中的汞化合物再次释放的规律。实验发现:两种真实脱硫石膏在热处理过程中,当加热温度低于150℃时石膏中汞的释放量均较少,都在15%左右。随着加热温度的不断提高,石膏中释放出的汞增加。此外升温速率的提高对两种石膏样品中汞的释放量也有促进作用。在模拟脱硫石膏被酸雨侵蚀的浸出实验中,当浸提剂与样品的液固比比值较小为10:1时,两种石膏样品浸出液中的汞浸出浓度均较高,分别达到了 0.63μg/L和0.14μg/L,然而随着液固比的增加,浸出体系逐渐转化为不饱和状态,石膏中浸出的汞的总量变化较小,因此浸提剂的增加降低了浸提液中汞的浸出浓度。浸提剂的pH值由3增加到6时,浸出液中的汞浓度均降低。采用浸提剂中不同的SO-24:N03-比值模拟不同的酸雨类型,发现其对汞的浸出影响不大。
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