煤气化技术是洁净高效利用有限的煤炭资源的关键技术之一。在煤制气的过程中产生了汞污染物，由于汞污染物是较强的神经毒素而且可在生物食物链中积累，直接排放到大气中会造成严重的环境污染，所以需要采取一定的污染控制技术实现汞的达标排放。现有的污染物控制设备和汞脱除工艺存在着脱除效率低或成本较高等问题，因此，实现控制汞污染物的排放急需开发经济高效的脱除Hg0的新工艺。本研究提出一种利用活性炭催化氧化脱除煤气中Hg0的方法:通过引入微量氧(O2)到含有H2S的粗煤气中，促使Hg0在活性炭表面与H2S和O2发生反应，从而实现Hg0的经济、高效和稳定化脱除，并且能够脱除一部分H2S污染物。　　本论文采用固定床反应器及一系列表征手段，考察了活性炭对煤气中硫化氢的吸附行为，进一步探讨了添加微量氧气后活性炭脱除有硫化氢存在煤气气氛中汞的效果，以及在有硫化氢气氛下活性炭孔隙结构及表面官能团、温度、煤气组成对活性炭脱汞性能的影响，并据此提出活性炭脱汞反应机理，主要得出以下结论:　　1、活性炭脱除煤气中H2S的研究　　温度小于175℃和氧硫比小于0.5时，有利于活性炭定向催化氧化煤气中的H2S成单质硫，生成的单质硫以活性硫的形式吸附在活性炭表面。煤气中水蒸气含量的提高有利于活性炭定向催化氧化H2S成单质硫，穿透时间比未通水蒸气之前提高3～5倍，提高了硫容。　　活性炭脱硫反应动力学方程为:dWs/dt=32[k1PH2SPO0.5-k2PH2OPS][1-Ws/Ws∞]2　　其中的动力学参数为:k1=1.66252×105exp[-2901.25/T]k2=4.654exp[1225.16/T]　　2、在有H2S和O2存在的气氛下，活性炭对煤气中的Hg0脱除性能的研究　　当煤气中含有H2S时，活性炭脱汞效率大幅提高，活性炭对汞的吸附量从没有H2S时的50.4μg/g，提高到有H2S时的210.3μg/g，再到H2S和O2同时存在时的390.8μg/g。在含有H2S和O2的煤气气氛下，活性炭的脱汞能力得到了大幅提高。随着吸附温度的升高，活性炭对汞的脱除效率降低。颗粒的大小在0.25～0.55mm的范围内，活性炭才能达到最佳的脱除效果。随着汞初始浓度的增大，活性炭脱汞效率下降。　　3、在有H2S和O2存在的气氛下，活性炭对煤气中的Hg0脱除机理的研究　　在有H2S和O2存在的煤气气氛下，活性炭表面含有较多的吸附Hg0活性位。在原有的酚羟基，醚基，内酯基、羧基和羧酸酐官能团的基础上，增加了羰基和醌基官能团。吸附Hg0活性位的增加，促进了活性炭对Hg0的脱除。　　活性炭在含有硫化氢和氧气的煤气气氛下脱除Hg0反应机理:H2S+1/2O2(§)S*+H2OS*+Hg(j)HgS其中，S*指的是吸附在活性炭表面的活性硫。　　总的反应方程式:H2S+1/2O2+Hg(二)HgS+H2O　　4、煤气组成、活性炭孔隙结构和表面官能团对活性炭吸附Hg0的影响研究H2S和O2共存的煤气气氛中，CO2的存在不利于活性炭对汞的脱除，CO和H2的存在不利于H2S被活性炭定向催化氧化成活性硫，抑制了活性炭脱除汞。而煤气中H2O的存在促进了活性炭定向催化氧化H2S成活性硫的进程，而且H2O吸附在活性炭表面可以形成吸附汞的新活性位，最终提高了活性炭对汞的脱除效率。　　较大的比表面积以及中、微孔容积有利于H2S定向催化氧化为单质硫，形成的硫大部分覆于活性炭中孔孔壁上，而汞的吸附主要位于中孔内，从而促进了汞在活性炭上的吸附。活性炭表面的酸性官能团如羧基和羰基等是吸附汞的活性位，含有较多的此类官能团有利于活性炭脱除煤气中的单质汞。