燃煤电厂烟气脱汞技术研究进展

针对燃煤电厂脱汞技术从脱汞机理、脱汞成本、脱汞效率、影响因素等方面总结分析了吸附法、化学氧化法和利用现有脱硫、脱硝、电除尘等设备脱汞技术的优缺点及研究进展。吸附法主要集中在吸附剂制备及脱汞效率等方面,脱汞吸附剂包括活性炭、改性活性炭、功能性活性炭、活性炭纤维、飞灰和农作物吸附剂等。化学氧化法主要包括光催化氧化、金属及金属氧化物催化氧化和低温等离子体法等技术,其机理都是促进烟气中H_g~0氧化成更容易脱除的Hg~(2+);利用现有设备和技术控制汞的排放是结合了SCR催化剂、电除尘放电促使H_g~0氧化、除尘器飞灰吸附、脱硫吸收Hg~(2+)的复杂脱汞机理,其脱汞成本较低。研究制备农作物磁性吸附剂和对脱硝催化剂进行改性后结合现有脱汞技术是目前最具发展前景的脱汞技术。     

聚氯乙烯强化活性炭脱汞性能

采用聚氯乙烯(PVC)对活性炭热处理改性以提升其脱汞性能.研究了热处理温度对Hg0脱除性能的影响.在前10 min内,250°C下由PVC热处理改性的活性炭的脱汞性能相比于原始活性炭提升了51%;900°C下由PVC热处理改性的活性炭的脱汞效率相比于原始活性炭提升了58%.采用BET比表面积测试、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)方法对材料进行表征,探讨了脱汞活性物质的产生机理和汞吸附机理.结果表明:热处理环境下PVC与活性炭发生交互作用,在活性炭的微孔或表面形成C-Cl基团,为汞的脱除提供主要的化学吸附活性位点.     

凹凸棒土的吸附脱汞特性

以苏皖地区特色天然矿物资源凹凸棒土作为吸附剂,研究热活化温度和吸附反应温度对凹凸棒土吸附脱汞性能的影响,并利用N a2S,F e C l3,C u C l2,H2O 2和单质硫对凹凸棒土吸附剂进行化学改性,研究改性凹凸棒土吸附剂的脱汞能力。研究结果表明:经1 2 0℃和1 6 0℃热活化的凹凸棒土吸附脱汞性能有一定程度的提高,而经2 0 0℃和2 4 0℃热活化的凹凸棒土吸附脱汞性能则呈现下降趋势;吸附反应温度的提高有利于凹凸棒土对单质汞的吸附脱除;此外,经单质硫、C u C l2和F e C l3改性的凹凸棒土脱汞能力大为提高。     

改性粉煤灰基烟气脱汞吸附剂氧化性能分析

为提高粉煤灰基吸附剂对单质汞的氧化性能,分别用NaBr、NaCl溶液对粉煤灰基烟气脱汞吸附剂进行浸渍改性,分析了改性前后吸附剂的物理性能,并研究了改性溶液浓度和烟气温度对Hg 0氧化率的影响。结果表明：用浓度为5%的NaBr溶液改性得到的吸附剂对汞的氧化率为79.43%,饱和吸附量约为1 700 ng/g,使用寿命约为480 h。烟气温度对Hg 0的氧化吸附影响显著,最佳温度范围为100~200 ℃。     

活性炭纤维脱除燃煤烟气中汞的试验研究

在一维煤粉燃烧试验台上进行了活性炭纤维脱除燃煤烟气中汞的试验研究．采用Ontario-Hydro方法研究燃煤烟气中汞的形态分布,利用三种不同活性炭纤维对实际烟气进行汞的吸附试验．结果表明,烟气中气态汞主要以单质汞为主,飞灰未燃尽碳可以吸附气相汞;活性炭纤维对汞有较好的吸附效果,其表面含氧、含氮官能团以及水分对汞的吸附,特别是对Hg^0的吸附氧化有促进作用．     

钙基水合改性飞灰吸附剂脱除模拟烟气中SO2的实验研究

对燃煤电厂废弃物飞灰进行水合改性制备飞灰吸附剂,并将其用于模拟烟气中进行SO_2的脱除。实验结果表明,飞灰经水合改性后,其脱硫能力得到极大提高。在水合过程中,水合时间、飞灰、CaO和CaSO_4所占比例对改性飞灰吸附剂的脱硫效率都有一定影响。其中影响最大的因素是水合时间,水合时间越长,其脱硫效果越好。CaO和CaSO_4的加入,可以有效改善飞灰吸附剂的表面结构,从而提高吸附剂脱硫能力;BET和FTIR结果表明,水合时间越长,其孔隙结构越好,脱硫能力也越强;SO_2的主要活性吸附位为C—O—C和—OH。该改性飞灰吸附剂脱除SO_2既包括物理吸附又包括化学吸附。在最佳制备条件下制得的水合改性飞灰吸附剂的最大硫容为1430.1μg/g。     

原料半焦和FeCl_3改性半焦脱除模拟烟气中气态Hg~0的实验研究

在固定床实验台上,利用内蒙古霍林河褐煤半焦及其改性半焦对模拟烟气中的气态Hg0进行吸附实验。结果表明:与原料半焦相比,在140℃下、经FeCl3溶液改性半焦吸附效率有明显提高,并且长时间维持在90%以上;改性半焦对气态Hg0具有较高的吸附稳定性。BET测试结果表明,半焦经FeCl3溶液处理后,孔道发生部分堵塞或破坏,使得半焦的孔隙结构发达程度有所降低;XRD测试表明,改性半焦中无定形炭的结构并未发生变化,表面Fex Oy以高度分散的无定形状态存在;FTIR分析结果表明,FeCl3溶液处理使半焦表面O—H官能团和C O官能团的含量增加。     

化学链燃烧钴基载氧体炉内脱汞机理研究

煤化学链燃烧炉内脱汞对降低煤燃烧单质汞的排放有重要意义,但是汞在载氧体作用下的氧化机制尚不明确。本文采用Co3O4载氧体在固定床反应器中进行脱汞实验,并在线检测反应器出口Hg0浓度。通过热力学计算揭示Hg0的催化氧化机制。实验结果表明,HCl与Co3O4的异相反应和HCl与Hg0的均相反应对Hg0脱除效率贡献都很大。随...     

过氧化氢改性活性炭对三甲胺废气的吸附

对煤质柱状活性炭进行H2O2改性,测试了H2O2改性前后活性炭的比表面积和含氧官能团,研究了其对三甲胺的静态吸附量、动态穿透曲线、脱附活化能。结果表明,经氧化改性后活性炭的表面含氧官能团、比表面积均有明显提高,其中以体积分数为15%的H2O2溶液浸渍1.5h后的活性炭最佳。其对三甲胺的吸附量达到440.9mg/g,较改性前提高了281.5%。对三甲胺的动态吸附穿透时间由10min提高到35min,脱附活化能由11.461kJ/mol提高到15.663kJ/mol,改性后活性炭的吸附性能得以提高。     

滤料负载飞灰-CaO吸附剂脱除Hg~0的试验研究

在固定床试验系统上,进行了自制不同质量掺混比的飞灰-CaO吸附剂对燃煤烟气中Hg0的脱除试验,确定了飞灰和CaO的质量掺混比为2∶1时飞灰-CaO吸附剂对Hg0的脱除效率最佳,最大脱除效率达34%.在此基础上制备纤维滤料负载飞灰-CaO吸附剂,并对燃煤烟气中Hg0的脱除进行试验,研究飞灰-CaO吸附剂粒径、吸附反应温度、入口Hg0浓度和HCl气氛因素对Hg0脱除效率的影响.结果表明:飞灰-CaO吸附剂粒径为43～75μm时,Hg0脱除效率较高;吸附反应温度越高,Hg0脱除效率越低;入口Hg0浓度的提高并不一定提高Hg0脱除效率;烟气中加入HCl气体后,Hg0的脱除效率有明显的上升,且Hg0的脱除效率随HCl含量的增加而提高.     

卤化铵盐改性生物质稻壳焦的汞吸附特性

为了研制高效廉价的脱汞吸附剂,选用生物质废弃物稻壳制备稻壳焦,并对其进行NH4Cl和NH4Br化学浸渍改性.利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜和X射线能谱分析仪等,对稻壳焦进行表征.在固定床汞吸附实验台上进行改性前后稻壳焦吸附脱除汞的实验,研究了稻壳粒径、改性剂种类和改性剂添加浓度对汞吸附的影响.实验结果表明,稻壳焦孔隙结构比较发达.随稻壳粒径减小,比表面积和微孔容积减小.改性后的稻壳焦微观形貌有较大改善,稻壳焦表面载氯/溴量显著增加.改性后稻壳焦的汞吸附量提高了约10倍.使用质量分数为1%的改性溶液即可显著提高稻壳焦的汞吸附脱除能力,且NH4Br改性后稻壳焦汞吸附性能略优于NH4Cl改性后稻壳焦.     

CO2/H3PO4活化与NH4Br改性稻壳焦的脱汞性能实验研究

以生物质稻壳为原料,采用CO2,H3PO4活化方法,并经NH4Br溶液改性,分别制备了稻壳热解焦、活化焦和改性焦,并将其作为脱汞吸附剂.采用N2吸附/脱附、SEM-EDS、FTIR等方法研究吸附剂的微观物理化学特性,结果表明:CO2活化使稻壳焦的孔隙结构显著改善,增强了吸附剂对汞的物理吸附能力;H3PO4活化使稻壳焦表面生成大量酸性含氧官能团,有利于汞的化学吸附;NH4Br改性使Br元素有效负载到稻壳焦表面,促进了单质汞向氧化态汞的转化.固定床汞吸附实验结果表明:改性后的稻壳热解焦与活化焦的脱汞效率分别提高了60%与90%,实验120min后,CO2,H3PO4活化改性焦的汞吸附效率仍分别保持在90%与80%以上.生物质稻壳经CO2/H3PO4活化和NH4Br溶液改性后可作为燃煤电厂烟气喷射脱汞的廉价高效吸附剂.     

改性石油焦脱除单质汞的实验研究

以廉价石油焦为原料,利用高压水热活化和CuCl2溶液浸渍改性的方法制备吸附材料,并在小型固定床反应器上考察了其对单质汞的脱除性能。釆用BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面积测试和X射线衍射对吸附剂的物理化学性质进行表征。研究表明:高压水热活化丰富了石油焦的孔隙结构,明显提升了其对气态单质汞的吸附能力;组合改性后石油焦的除汞效率接近100%,其除汞性能随着CuCl2溶液浓度的增大而提高;升高吸附温度,则改性石油焦的除汞效率显著下降;单质汞在改性石油焦表面的吸附过程符合Mars-Maessen机制,气相Hg0首先物理吸附在石油焦的表面及孔道中,然后被活性组分CuCl2氧化为HgCl2,而CuCl2则被还原成CuCl。     

硫改性硅酸盐吸附剂脱汞性能的实验研究

利用不同含S改性剂对天然硅酸盐矿物材料进行改性,制备了不同种类的有机、无机S改性吸附剂.用固定床反应器在模拟烟气条件下研究了几种改性吸附剂对单质汞的脱除能力.结果表明：单质S改性膨润土在70℃能脱除70%以上的汞,温度升高有利于汞脱除率的提高,但会减少吸附剂有效脱汞的持续时间;半胱氨酸改性凹凸棒石能脱除60%的单质汞,...     

H2SO4/H2O2改性玉米秸秆活性炭对甲苯吸附性能的影响

利用玉米秸秆制备活性炭,并对其进行H2SO4/H2O2改性;再运用BET模型和Boehm滴定法测定活性炭孔隙结构和表面性质,研究其改性前后对甲苯的吸附性能、脱附性能、表面性质和孔隙结构的变化。结果表明,经H2SO4/H2O2改性后,活性炭表面酸性官能团含量提高150.4%,碱性官能团含量基本不变,比表面积与孔容降低,对甲苯的吸附量降低。     

球磨时间对模拟飞灰中汞的机械化学稳定化影响

为探明球磨时间对飞灰中汞稳定性的影响,采用全方位行星式球磨机对模拟飞灰中的汞进行机械化学稳定化处理,通过毒性浸出测试评价汞稳定性.利用比表面积分析、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱等分析手段对汞稳定化前后的样品进行表征.结果 表明,未添加S条件下,球磨可提高汞稳定性,归因于粒径与结晶度降低、反应活性增强,发达的孔隙结构...     

煤热解过程中汞析出与汞吸附特性研究

采用煤热解释放出汞,并对热解气体进行汞吸附脱除的燃烧前脱汞的技术路线.在程序升温管式炉系统中,实验研究了大同煤和宝日希勒煤,在N2气氛下热解过程中汞析出和汞吸附的特性.热解结果表明:温度是影响煤热解过程中汞释放的主要因素.随热解温度升高,汞释放率急剧上升,在600℃时两种煤中汞释放率达90%以上;被释放的汞蒸气中以元素汞为主.随停留时间的延长和加热速率的升高,煤中汞释放率显著增加;汞析出仍以元素汞为主.考察了四种吸附剂活性炭、飞灰、Ca(OH)2和5%KMnO4改性Ca(OH)2,对大同煤热解气体中汞的吸附特性.结果表明:随热解温度的升高,四种吸附荆的单位汞吸附量均增大;其中活性炭具有较强的汞吸附能力,吸附率达92%以上;飞灰和另外两种钙基吸附剂的汞吸附率在73%～85%之间变化.     

有机酸改性对活性炭及其甲醇吸附与再生的影响

以颗粒活性炭为原料,采用3种有机酸(草酸、酒石酸和柠檬酸)为改性剂制得改性活性炭。采用比表面积及孔径分析仪、扫描电子显微镜及傅里叶转换红外光谱仪考察改性对活性炭物化性质的影响。从平衡吸附量、吸附动力学以及吸附能角度,探讨改性对活性炭在不同温度、不同进气质量浓度下对甲醇吸附行为的影响。对吸附饱和的活性炭进行再生实验,考察再生过程中脱附速率的变化,并对再生活性炭进行同等条件下的吸附实验。研究结果表明:改性后,活性炭BET比表面积及总孔容减小,表面有不均匀的粗糙的刻蚀痕迹,同时伴随有白色晶体颗粒生成,表面生成更多的O—H,C=O和C—O等含氧官能团。平衡吸附量由大到小顺序为:AC-OA,AC-TA,AC-0,AC-CA;Bangham动力学模型最适合描述活性炭对甲醇的吸附动力学过程,其拟合的相关系数R2均高于0.998;改性后,活性炭对甲醇的吸附能均增大。与新鲜活性炭相比,再生活性炭吸附性能变化不大,再生方法基本可行。     

脱硫活性碳纤维改性及再生技术研究进展

工业脱硫成本较高、脱硫剂难再生和脱硫产物难利用,采用吸附性能和再生性能优越的活性炭 纤维作为脱硫剂极具前景。 首先阐述了活性碳纤维吸附—氧化—水合整个脱硫过程,分析了表面官能团对 ACF 吸附催化效率的影响。 总结出在吸附和氧化前,基于碱性含氧官能团及含氮官能团的调控对 ACF 进行 改性可显著提升其脱硫率。 而水合生成硫酸后,对 ACF 再生可将孔内污染物洗脱或分解,还原活性位,实现 循环脱硫。 然后对活性碳纤维改性及再生方法进行归纳:改性方法主要基于 ACF 物理结构和表面官能团种 类、数量的调整,瓶颈在于难以分离孔隙和官能团的耦合影响;再生方法主要靠外部供能,使吸附质分子和产 物脱附或直接分解,但碳损耗大、能耗高、产物利用率低。 最后对未来脱硫活性碳纤维改性及再生技术研究 方向提出建议,以供制备高性能脱硫剂参考。     

竹炭脱除单质汞的特性研究

为了寻求廉价、高效的脱汞吸附剂,总结了竹炭的来源、制备方法、竹炭（BC）的性质以及竹炭的应用现状,并将其应用在燃煤大气污染物汞的脱除上．在小型燃煤烟气汞脱除实验台上和模拟烟气气氛下研究了低温下BC对汞吸附性能的影响因素．实验结果表明：BC对汞有较强的吸附能力,BC粒径减小增大了BC表面积和孔容,这有利于物理吸附脱汞;吸附剂质量与流量比值（W／F）的增加延长了汞与BC的接触时间,非常利于汞的吸附脱除;BC的脱汞效率随汞浓度的增大而降低;BC对汞的吸附脱除存在着最佳反应温度,实验发现60℃为最佳脱除温度;氧气会促进单质汞的氧化,从而进一步提高BC脱除汞的能力．