燃煤煙氣中零價汞的直接氧化技術(shù)研究.pdf

1、煤炭燃燒是造成汞排放的主要原因之一，煙氣中的汞常以氣態(tài)零價汞（Hg0）、氣態(tài)二價汞（Hg2+）及顆粒態(tài)汞（HgP，指附著在顆粒物上的汞）三種形態(tài)存在。煙氣排入大氣后，零價汞可以停留很長的時間，并且通過大氣擴散可以造成全球汞污染。 現(xiàn)有的煙氣凈化裝置兼具一定的除汞作用，但對不同形態(tài)汞的去除效果則差別較大。若不增加輔助技術(shù)，都難以實現(xiàn)零價汞的有效控制。能夠?qū)煔庵辛銉r汞進行轉(zhuǎn)化的方法有直接氣相氧化以及催化氧化，其中直接氧化法具有投

2、資低，工藝簡便等優(yōu)點而廣受關(guān)注。本文圍繞直接氧化法中所使用的氧化劑性能進行研究。 文中首先研究了鹵素單質(zhì)對汞的氧化能力，碘表現(xiàn)出最強的氧化性，在溫度為373K時，碘與汞反應的二級氣相反應速率常數(shù)為7.5(±0.3)×10-17 cm3×molecules-1×s-1，比溴的3.5(±0.3)×10-17 cm3×molecules-1×s-1高出很多。隨著溫度的增加，汞的去除率逐漸減小，并且反應二級速率常數(shù)也逐漸變小。NO對氣

3、態(tài)反應有較強的抑制作用，而SO2卻對表面反應有一定抑制。在表面反應中，轉(zhuǎn)速的增加起促進作用。在載碘活性炭和飛灰存在的條件下，活性炭有著最好的表現(xiàn)，對汞的去除率超過了商用Darco-Hg-LH。飛灰存在的條件下，好于普通活性炭的作用。由于實際煙氣中，飛灰占了很大的比重，所以應用的潛力還是很大的。 而后著重考察了鹵素間化合物中的氯化溴，在氣態(tài)反應中比較了它與溴的氧化能力。當溴和氯化溴濃度相同時，氯化溴的氧化能力稍弱于溴氣，但是當使

4、用相同摩爾的溴元素時，氯化溴的氧化能力則明顯強于溴氣。氯和溴的結(jié)合表現(xiàn)出一定的協(xié)同作用，在達到同樣的除汞效率的情況下，使用氯化溴可以節(jié)約30％溴的使用量。此現(xiàn)象同樣出現(xiàn)在活性炭存在的表面反應下。同時研究了溫度和煙氣組分對反應的影響，得到了和鹵素單質(zhì)相似的結(jié)論。最后對負載氯化溴后的活性炭吸附汞后，進行了X射線光電子能譜（XPS）檢測，得知活性炭吸附的汞元素中沒有零價汞，只有氧化態(tài)的汞元素在活性炭上，并且通過溴和氯的結(jié)合能的變化，初步推測了

5、BrCl的反應機理。 此外，實驗還考察了氯硫化物對汞的氧化作用，與氯氣相比，兩種氯硫化物對零價汞都具有更好的氧化性能。溫度的升高同樣對兩種物質(zhì)的氧化反應有抑制作用。表面反應中，飛灰和活性炭的存在，都使得汞去除效率大大增加。在活性炭存在下，加入8ppmv SCl2，其對汞的去除效率超過了商用活性炭Darco-Hg-LH。煙氣中的組分NO明顯地抑制了汞的氧化去除。而當反應體系中引入飛灰或者活性炭以后，NO的影響就不明顯了。對飛灰結(jié)