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烟气脱汞技术原理随着工业化进程的加速，大量的汞排放已经成为了环境污染的主要来源之一。
汞是一种有毒有害的重金属，对人体健康和环境造成的危害不可忽视。
因此，烟气脱汞技术的研究和应用已经成为了环保领域的热点之一。
烟气脱汞技术是指通过一系列的化学反应和物理过程，将烟气中的汞元素转化为无害的物质，从而达到减少汞排放的目的。
烟气脱汞技术主要分为湿法脱汞和干法脱汞两种方式。
湿法脱汞技术是指将烟气中的汞元素转化为水溶性化合物，然后通过水的沉淀、过滤等方式将汞元素从烟气中去除。
湿法脱汞技术主要包括氧化吸收法、氯化吸收法、硫酸吸收法等。
氧化吸收法是指将烟气中的汞元素氧化为水溶性的二氧化汞，然后通过吸收剂将其吸收。
氧化吸收法的主要优点是适用范围广，可以处理高浓度的烟气，但是其缺点是吸收剂的成本较高，且需要进行后续的处理。
氯化吸收法是指将烟气中的汞元素氯化为水溶性的氯化汞，然后通过吸收剂将其吸收。
氯化吸收法的主要优点是吸收剂的成本较低，但是其缺点是需要进行后续的处理，且对烟气中的其他成分也有一定的影响。
硫酸吸收法是指将烟气中的汞元素氧化为水溶性的硫酸汞，然后通过吸收剂将其吸收。
硫酸吸收法的主要优点是吸收剂的成本较低，且对烟气中的其他成分影响较小，但是其缺点是需要进行后续的处理。
干法脱汞技术是指将烟气中的汞元素转化为固态化合物，然后通过过滤、沉淀等方式将其从烟气中去除。
干法脱汞技术主要包括活性炭吸附法、催化剂氧化法、冷凝法等。
活性炭吸附法是指将烟气中的汞元素吸附在活性炭上，然后通过过滤等方式将其从烟气中去除。
活性炭吸附法的主要优点是适用范围广，但是其缺点是需要进行后续的处理。
催化剂氧化法是指将烟气中的汞元素氧化为固态化合物，然后通过过滤等方式将其从烟气中去除。
催化剂氧化法的主要优点是处理效率高，但是其缺点是催化剂的成本较高。
冷凝法是指将烟气中的汞元素冷凝成固态化合物，然后通过过滤等方式将其从烟气中去除。
冷凝法的主要优点是处理效率高，但是其缺点是需要进行后续的处理。
活性炭是如何治理汞的废气常温下金属汞具有相当大的蒸气压( 2 5℃时为0 .2 5 Pa) ,且随着温度升高,汞的蒸发速度急剧加快，因此,在冶金、电子、轻工、化工等各用汞和制汞的生产过程中均有汞蒸气排出,且多数均超过国家规定的含汞废气的排放标准,产生汞污染,对人类造成极大的危害.总所周知，汞的污染源有含汞矿物开采冶炼，氯化汞、甘汞、雷汞等化合物的生产厂，水银法氯碱厂，水钼温度计厂，汞灯厂。
电子管仪表厂以及以汞盐为催化剂的工厂中含汞物的燃烧等都会有不同程度的含汞废气。
对含汞的废气除了采用高锰酸钾溶液、次氯酸钠溶液、热浓硫酸、碘化钾溶液、过硫酸铵溶液或硫化钠溶液进行吸收的方法以及碘升华去汞外，还可以采用特殊的活性炭（如想了解请与我司技术联系）吸附法来去除。
该法是先将活性炭表面吸附易与汞发生化学反应的载体，当含汞废气通过经预处理的活性炭时，汞与活性炭表面上的载体反应生成氯化汞等附着在活性炭表面，从而将废气中的汞去除。
也有活性炭的吸附和液体吸收、冷却或洗涤等联合净化汞蒸气的方法。
活性炭对汞、砷、硒的吸附是一个多元化的过程，它包括吸附、凝聚、扩散以及化学反应等过程，与吸附剂本身的物理性质、温度、烟气气体成分、停留时间、烟气中痕量元素浓度、活性炭与痕量元素的比例等因素有关。
活性炭对汞的捕捉率与活性炭喷入速率成正比，烟气中的SO2和NOX对活性炭捕捉汞的此文章出自：影响，SO2浓度增加时，活性炭对两种形态的汞捕捉效率都会降低，而NOX会降低活性炭对单质汞的捕捉率。
吸附温度为25℃时纯活性炭的吸附能力最大，150℃时注硫活性炭的吸附能力比纯活性炭大大增强了。
此外，烟气中汞去除还与炭汞比例有关。
经过化学处理的活性炭，可净化空气或载气中的汞蒸气。
(1)饱和吸附氯气的活性炭可催化汞蒸气和氯气成为氯化汞。
(2)浸渍碘化钾和硫酸铜混合溶液的活性炭所产生的碘化铜和汞蒸气形成碘化汞沉淀。
(3)载有硫磺的活性炭可与汞蒸气生成硫化汞沉淀。
模拟烟气活性炭喷射脱汞实验研究随着工业化的快速发展，烟气排放中的汞污染问题越来越受到人们的。
汞是一种有毒重金属，对人体和环境都具有极大的危害。
为了有效控制汞污染，本研究采用活性炭喷射法脱除模拟烟气中的汞蒸气。
本文将详细介绍实验过程、结果及展望。
本实验选择活性炭作为喷射材料，对模拟烟气中的汞蒸气进行脱除。
在进行实验研究之前，需要掌握相关的理论知识，包括化学反应和传质过程等。
化学反应方面，活性炭具有较高的吸附性能，能够与汞蒸气发生吸附反应；传质过程方面，活性炭喷射时需确保汞蒸气能够充分接触到活性炭表面。
（1）准备实验材料：活性炭、模拟烟气、气体采样器等；（2）设定实验条件：温度、湿度、气体流量等；（3）将活性炭喷射到模拟烟气中；（4）采集气体样品，测量汞蒸气浓度；（5）根据实验数据，调整活性炭喷射量等参数；（6）重复实验，获取足够多的实验数据。
通过实验，我们得出以下（1）活性炭喷射法能够有效脱除模拟烟气中的汞蒸气；（2）活性炭的喷射量与汞蒸气脱除率成正比，但过量的活性炭会降低气体流量，影响脱除效果；（3）温度和湿度对活性炭喷射脱汞效果有影响，最佳实验条件为：温度25℃，湿度50%。
通过本次实验研究，我们验证了活性炭喷射法脱除模拟烟气中汞蒸气的有效性。
活性炭具有高吸附性能和稳定性，适用于各种烟气处理场景。
然而，本实验仍有不足之处，如未考虑实际烟气成分复杂、活性炭再生等问题。
未来研究方向可包括：（1）探究实际烟气条件下活性炭喷射脱汞效果；（2）研究活性炭再生和循环利用技术，提高其经济性；（3）发掘新型高效脱汞材料，替代活性炭。
活性炭喷射脱汞法具有很大的发展潜力，对于控制汞污染、保护环境和人体健康具有重要意义。
摘要：本文研究了改性吸附剂喷射脱汞的实验及机理。
实验采用改性吸附剂喷射方法，对模拟烟气和实际烟气中的汞进行高效脱除。
实验结果表明，改性吸附剂喷射脱汞效果显著，汞的去除率达到90%以上。
本文对改性吸附剂喷射脱汞机理进行了深入探讨，为该技术的实际应用提供了理论支持。
活性炭催化氧化脱除单质汞的研究张郃n;赵建涛;房倚天;王洋【摘要】The catalytic oxidation and adsorption capabilities for elemental mercury (Hg0) on activated carbon (AC) were evaluated in a simulated coal-derived gas containing hydrogen sulfide ( H2S) and oxygen ( O2 ). The Hg0 removal efficiency is close to 78％ in the atmosphere containing H2S and O2 in 180 min at 160 ℃, whereas the retention of mercury without H2S and O2 sharply decreases from 69％ to 28％ in the same duration. Higher adsorption temperature, larger size of sorbent and higher Hg0 concentration may deteriorate to the absorption capability. XRD was used to characterize properties of the sorbents. It shows that mercury sulfide (HgS) is formed over the AC after the adsorption. It is suggested that the oxidation reaction of Hg0 with H2S and O2 may contribute to the efficient capture of Hg0 over AC sorbent. HgS formation is beneficial to improve the Hg0 removal efficiency and the adsorption capacity of the AC sorbent. Furthermore, it has the advantage to reduce the secondary pollution due to HgS being inert and nontoxic to the environment.%模拟煤气的气氛,在硫化氢(H2S)和氧气(O2)存在条件下,对活性炭催化氧化吸附单质汞(Hg0)的性能进行了研究.结果表明,H2S和O2存在条件下,活性炭对Hg0的吸附能力明显提高.在180 min内,H2S和O2共存气氛下,脱汞效率约为78%;只有H2S 存在下,脱汞效率约为69%;没有H2S和O2气氛下活性炭脱汞效率快速下降为28%.随着吸附温度的升高,入口汞浓度的提高和吸附剂粒径的增大,活性炭的脱汞效率会随着下降.通过XRD表征表明,Hg0的吸附反应机理是Hg0在活性炭催化氧化下与H2S形成硫化汞(HgS),从而实现了Hg0的稳定化脱除.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2011(039)005【总页数】5页(P373-377)【关键词】催化氧化;单质汞;活性炭【作者】张郃n;赵建涛;房倚天;王洋【作者单位】中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原,030001;中国科学院研究生院,北京,100049;太原工业学院,山西太原,030008;中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原,030001;中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原,030001;中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原,030001【正文语种】中文【中图分类】X701.3汞是煤中极易挥发的痕量元素之一。
烟气脱汞原理烟气脱汞是指通过特定的技术手段将烟气中的汞物质去除的过程。
汞是一种有害物质，对环境和人体健康造成严重影响。
因此，烟气脱汞技术的研发与应用对于保护环境和人类健康具有重要意义。
烟气脱汞技术的原理主要包括化学吸附、物理吸附和化学反应等几个方面。
其中，化学吸附是最常见也是最有效的一种方法。
化学吸附是通过在烟气中加入特定吸附剂，使汞与吸附剂发生化学反应，形成稳定的吸附产物，从而将汞从烟气中去除。
常用的吸附剂包括活性炭、硫化物和氧化物等。
活性炭是一种常用的吸附剂，其具有较大的比表面积和孔隙结构，能够有效吸附烟气中的汞物质。
硫化物是另一种常用的吸附剂，其与汞形成硫化汞的稳定化合物，具有较高的吸附能力。
氧化物则是通过与汞发生氧化还原反应，将其转化为不溶于烟气中的氧化汞或化合物，进而实现脱汞的目的。
在烟气脱汞过程中，除了吸附剂的选择外，还需要考虑其他因素的影响。
例如，烟气温度、压力和湿度等参数都会对脱汞效果产生影响。
一般来说，较高的烟气温度有利于吸附剂与汞物质之间的反应，但过高的温度可能导致吸附剂的失效。
此外，湿度对于某些吸附剂的吸附能力也具有影响，适当的湿度有助于提高脱汞效率。
除了化学吸附外，物理吸附也是烟气脱汞中常用的方法之一。
物理吸附是通过吸附剂的微孔结构和表面张力等作用，将汞物质吸附在表面上。
物理吸附具有高效、无二次污染等优点，但是相对于化学吸附来说，其吸附能力较弱。
烟气脱汞过程中还可以利用化学反应将汞物质转化为其他形式。
例如，可以通过添加氯化剂将汞气转化为氯化汞，进而使其溶解在烟气中。
这种方法可以有效降低烟气中汞的浓度，但是需要在高温下进行，同时还需要考虑氯化剂的选择和剂量等因素。
烟气脱汞是一项复杂而重要的环境保护工作。
通过选择适当的吸附剂和控制相关参数，可以有效地将烟气中的汞物质去除。
然而，在实际应用中仍需进一步研究和改进，以提高脱汞效率和降低成本。
只有不断完善烟气脱汞技术，才能更好地保护环境、维护人类健康。
利用负载溴化硫的活性炭去除烟气中的单质汞孙巍晏乃强贾金平上海交通大学环境科学与工程学院上海２００２４０摘要通过模拟实验，研究了负载溴化硫的活性炭去除燃煤烟气中单质汞的特性．实验结果表明，在１４０＂（２的高温条件下负载溴化硫后活性炭吸附去除燃煤烟气中单质汞的能力得到太大提高．在接近实际烟气的条件下溴化硫负载牢为Ｏ．１％的活性炭在９０分钟内的单质汞去除率保持在９７％－９０％。
去除率与反应温度，活性炭粒径以及进汞浓度呈负相关关系，与气固接触时间和溴化硫负载率呈正相关关系。
关键词燃煤烟气单质汞溴化硫活性炭１引言汞具有严重的生理毒性，大量煤炭的使用（主要是燃烧）是造成汞污染的主要原因之一。
美国已正式颁布了针对燃煤电厂实施汞排放量控制的规定，加拿大等国家也正在积极制订相应措施。
由于我国在能源结构上过于依赖煤炭，且燃煤的汞含量普遍较高，因此每年囡燃煤而排到大气中的汞量在２００吨以上，造成部分地区汞污染问题突出，加强对燃煤汞污染的控制显得尤为迫切“４１。
燃煤烟气中的汞主要以离子型汞（如Ｈ矿）和单质汞（Ｈｇｏ）的形式存在，由于Ｈ９２＋具有蒸气压低（易沉积在飞灰表面），易溶于水等特性，很容易被除尘或湿式脱硫等方法去除，同时，进入大气中Ｈ一＋也很容易沉降到地面。
而Ｈｇｏ恰恰相反，它易挥发，难溶于水，在一般烟气处理当中很难被去除，进入大气后．单质汞可长期停留在大气中（停留时间１年以上），容易长距离输送造成大区域的污染ｐｌ。
根据燃煤性质的不同，Ｈｇｏ可占烟气排放总汞的２０％－７０％１７Ｊ，因此，控制燃煤烟气中的汞排放关键是控制Ｈｇｏ的排放。
目前，处理燃煤烟气中的单质汞尚缺乏经济有效的方法，目前正在探索的主要方法中有利用燃煤飞灰的再注入法、直接喷入活性碳等方法。
前者是利用飞灰中未燃尽的残碳，吸附烟气中汞，但其对单质汞的净化效率较低。
活性炭注入技术是在燃煤烟气进入除尘设备前注入活性炭粉末，利用活性炭对汞的吸附去除烟气中的汞［ｓｌ。
第52卷第1期2021年1月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.52No.1Jan.2021活性炭纤维负载型离子液体脱汞性能研究于江怀1，鲍静静1,2，许家菱1，罗紫菱1，唐继国1，孙立成1(1.四川大学水利水电学院，水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都，610065；2.诺丁汉大学工程学院，英国诺丁汉，NG72TU)摘要：采用过量浸渍法将氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BmimCl)负载于活性炭纤维(ACF)制得活性炭纤维负载型离子液体吸附剂(ACF-BmimCl)。
将制得的吸附剂置于湿法烟气脱硫(WFGD)系统下游进行Hg 0吸附实验。
研究结果表明：在活性炭纤维载体上负载离子液体可以显著提高其脱汞性能，离子液体负载质量分数约为1%时脱汞效果最好；O 2对ACF-1%BmimCl 吸附Hg 0具有明显的促进作用；CO 2和NO 在浓度较低时可促进ACF-1%BmimCl 吸附脱除Hg 0，但浓度较高时则会与Hg 0发生竞争吸附，导致ACF-1%BmimCl 脱汞效率降低；SO 2对ACF-1%BmimCl 吸附Hg 0具有明显的抑制作用。
同时，热重分析、扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)分析结果表明离子液体负载型吸附剂具有较好的热稳定性，BmimCl 可以稳定负载于ACF 表面，并可通过化学反应稳定吸附汞。
关键词：离子液体；吸附剂；汞；烟气；活性炭纤维中图分类号：X51文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2021）01-0124-09Study on mercury removal performance of activated carbon fibersupported ionic liquidYU Jianghuai 1,BAO Jingjing 1,2,XU Jialing 1,LUO Ziling 1,TANG Jiguo 1,SUN Licheng 1(1.State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering,College of Water Resource &Hydropower,Sichuan University,Chengdu 610065,China;2.Faculty of Engineering,University of Nottingham,Nottingham NG72TU,UK)Abstract:An activated carbon fiber supported ionic liquid adsorbent(ACF-BmimCl)was prepared by supporting 1-butyl-3-methylimidazolium chloride(BmimCl)on activated carbon fibers(ACF)via excessive impregnation.The prepared adsorbent was placed downstream of the wet flue gas desulfurization(WFGD)system to adsorb elemental mercury.The results show that supporting of ionic liquid on activated carbon fiber can significantly improve itsDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2021.01.012收稿日期：2020−05−29；修回日期：2020−07−17基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51506099，51706149，51709191)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(YJ201659)(Projects(51506099,51706149,51709191)supported by the National Science Foundation of China;Project(YJ201659)supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities)通信作者：鲍静静，博士，副教授，从事气态污染物控制研究；E-mail ：****************.cn引用格式：于江怀,鲍静静,许家菱,等.活性炭纤维负载型离子液体脱汞性能研究[J].中南大学学报(自然科学版),2021,52(1):124−132.Citation:YU Jianghuai,BAO Jingjing,XU Jialing,et al.Study on mercury removal performance of activated carbon fiber supported ionic liquid[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2021,52(1):124−132.第1期于江怀，等：活性炭纤维负载型离子液体脱汞性能研究mercury removal performance.The adsorbent has the highest removal efficiency of mercury when the ionic liquid mass fraction is1%.O2exhibits obvious promoting effect for Hg0adsorbing on the surface of ACF-1%BmimCl.The presence of CO2and NO can promote the adsorption of Hg0by ACF-1%BmimCl at a lower concentration.There is competitive adsorption between CO2and Hg0or NO and Hg0when the CO2and NO concentration ishigher,leading to a decrease in the Hg0removal efficiency of ACF-1%BmimCl.SO2has a significant inhibiting effect on the adsorption of Hg0by ACF-1%BmimCl.Moreover,thermo gravimetric analysis,scanning electron microscope(SEM)and Fourier infrared spectroscopy(FTIR)analysis results show that the supported ionic liquid adsorbent has good thermal stability.BmimCl can be fixed on the surface of adsorbent stably and can adsorb Hg0 via chemical reactions.Key words:ionic liquid;adsorbent;mercury;flue gas;activated carbon fibers汞因其生物毒性和累积性，对人体健康和生态环境的危害极大。
烟气脱汞目录一、简介 (3)二、国外技术 (3)2.1 炉前溴化添加剂 (4)2.2 炉后喷射溴化粉状活性炭吸附剂 4三、国内技术 (5)3.1 协同除汞技术 (5)3.2 吸附法 (7)3.3 多污染物控制技术 (7)四、企业介绍 (7)美国雅保吸附剂技术公司Albemarle,Co (7)美国科聚亚公司 (8)以色列化工集团 (8)国电科学技术研究院，国电环境保护研究院 (9)中电投远达环保工程有限公司 (9)国电清新 (10)三聚环保 (10)总结 (11)烟气脱汞（电厂）一、简介汞分为有机汞和无机汞，电厂锅炉煤粉的燃烧过程中，煤中的汞将因受热挥发并以汞蒸气的形态存在于烟气中。
烟气中汞的存在形式主要包括气相汞（单质汞和气相二价汞）和固相颗粒汞，这三者称为总汞。
二、国外技术2000-2007年，美国能源部资助现场演示项目，在50多个电厂进行一个月以上的实地测试。
发现溴化活性碳除汞效果显著，活性碳喷射经济有效，尤其是喷射溴化活性碳最为有效。
从2005年开始活性碳喷射（ACI）技术逐步商业化，现在全美10%的锅炉已经订购或安装了活性碳喷射系统。
ACI原理图如下：2.1 炉前溴化添加剂燃煤电厂炉前溴化添加剂脱汞技术就是在电厂输煤皮带上或给煤机里加入溴盐溶液，也可直接将溶液喷入锅炉炉膛。
在烟气中溴离子氧化元素汞形成Hg2+，脱硝装置SCR可加强元素汞和溴的氧化形成更多的Hg2+，Hg2+溶于水从而被脱硫装置所捕获，从而达到除汞目的。
这种技术对装备了SCR和脱硫装置的燃煤电厂脱汞效果好，成本低。
而且由于加入煤里的溴相对煤本身含有的氯很少，所以添加到煤里的溴盐不会对锅炉加重腐蚀。
现在很多装备了SCR和WFGD的美国燃煤电厂正在测试这种脱汞技术，其中一些电厂已取得了很好的汞控制效果。
案例：炉前溴盐添加剂脱汞技术在某60万kW燃煤机组的应用。
在2007年底，溴盐添加剂脱汞技术被应用到一台装备了脱硝装置（SCR）、静电除尘器和烟气湿法脱硫的60万千瓦燃煤机组上，锅炉烧PRB煤（PowderRiver Basin Coal，美国次烟煤），溴化钙溶液分别以4ppm、8ppm、12ppm、22ppm（溴煤比）加入煤中。
活性炭负载催化剂去除燃煤烟气中单质汞的研究
活性炭负载催化剂去除燃煤烟气中单质汞的研究
摘要：以贵州凯里褐煤进行燃烧实验,研究采用CoCl2(负载量20%)改性的活性炭去除烟气中的单质汞.颗粒态汞占烟气总汞的87%,而单质汞占气态汞的`80.4%.改性活性炭吸附了气态汞中97%的单质汞,而吸收液只吸收了3%的单质汞.可见改性活性炭也能有效地吸附煤燃烧实验中的烟气汞.实验结果表明,煤中汞的释放率为59.5%, 1kg的改性活性炭可以吸附208 t煤所产生的烟气中的气态单质汞.作者：申哲民马晶向飞 SHEN Zhe-min MA Jing XIANG Fei 作者单位：上海交通大学环境科学与工程学院,上海,200240 期刊：环境监控与预警 Journal：ENVIRONMENTAL MONITORING AND FOREWARNING 年，卷(期)：2010, 02(2) 分类号：X506 关键词：汞活性炭吸收修正。
燃煤烟气中汞的脱除毕业论文摘要煤炭作为我国的主要能源这一现状在很长时间内难以改变，大量的煤炭消耗带来了严重的环境问题，从而引起越来越多人的关注。
我国是世界上汞排放量最大的国家之一，因此必须对其进行控制。
汞因为具有挥发性、持久性和生物积累性，难以脱除。
传统的活性炭吸附剂价格昂贵，不能再生利用，无法达到理想的工业脱汞效果。
本文用廉价的天然矿物作为活性炭的替代品，主要研究凹凸棒石及其改性凹凸棒石对燃煤烟气中汞脱除的影响。
实验中主要采用高锰酸钾，溴化铵对凹凸棒石进行改性，经浸渍，烘干，煅烧，筛选出60~100目的作为吸附剂。
在模拟烟气（N2，汞蒸气）的条件下，利用QM201H型燃煤烟气测汞仪在固定床实验台架上对吸附剂的脱汞效果进行了测试，简要探讨了改性凹凸棒石的脱汞机理。
主要研究了改性剂浓度，吸附剂温度，改性试剂等对脱汞效率的影响。
绘制了不同温度，浓度的吸附剂的脱汞效率随时间变化曲线。
通过SSA-4300孔径及表面积分析仪对改性凹凸棒石样品进行了表征测试，结合表征参数对前后脱汞效率的变化进行了简要的分析与讨论。
结果表明，经KMnO4改性后，凹凸棒石脱汞效率有很大的提升，可以达到70%左右，而且随温度的增加其脱汞效率略有上升。
凹凸棒石与KMnO4比例在1:20，吸附剂温度在140℃表现出最佳的脱汞效率，经KMnO4改性的凹凸棒石加入溴化铵后，脱汞效率没有明显上升，表明溴化铵对改性凹凸棒石的脱汞效率没有促进作用。
关键词燃煤烟气；汞控制；凹凸棒石；KMnO4AbstractCoal is still and will be the mainly energy source in a long time for China. Huge amount of coal consumption will result in serious environmental problem，this cause more and more people's attention. China is one of the largest mercury emissions countries in the word. Therefore the mercury emissions control is reasonable and necessary. Mercury is difficult to remove because of its volatile ，persistence，and biological gatz. Traditional activated carbon adsorbent is expensive，not renewable use，and can not reach the ideal effect of industry to take off the mercury. In this paper，natural mineral materials were applied as alternative to activated carbons due to their low cost. The main research is about mercury removal performance of attapulgite (Atp) and modified attapulgite in coal-fired flue gas.In the experiment, Attapulgite is modified by KMnO4or NH4Br.They are impregnated, calcited and filtered out 60 to 100 meshes as adsorbent. The mercury removal adsorbent effects of adsorbent were tested by QM201H flue gas mercury analyzer in a fixed bed on the condition of a simulated flue gas (N2, mercury vapor). The mercury removal mechanism of modified attapulgite was analyzed in a brief. Through the method of controlling the variable, This experiment studied the modifier concentration, adsorbent temperature, modified reagent for mercury removal efficiency.The curve of mercury removal efficiency was drawed. The characterization of modified attapulgite samples was tested by SSA-4300 surface area analyzer. Combining with it,analysis and discussion is necessary for the verity of mercury removal efficiency.The results showed that, after modification by KMnO4,mercury removal efficiency of the attapulgite has greatly improved, with increasing temperature, it increasedslightly and can reach an average of about 70%.The adsorbent with the proportion of attapulgite with KMnO41:20 at 140℃showed the best mercury removal efficiency.Attapulgite which was modified by KMnO4and added to NH4Br has poor performance at mercury removal. It suggests that NH4Br has no role in promoting the efficiency of mercury removal.Key Words：Coal-fired flue gas; Mercury emissions control; Attapulgite ; KMnO4目录摘要 (I)Abstract (III)1文献综述 (1)1.1 研究背景 (1)1.2燃煤汞排放特性与形态分布 (2)1.3烟气脱汞技术研究进展 (4)1.3.1活性炭吸附剂 (5)1.3.2飞灰吸附剂 (5)1.3.3 钙基吸附剂 (6)1.3.4天然矿物吸附剂 (6)1.4常用吸附剂改性方法 (8)1.4.1热活化法 (8)1.4.2微波改性法 (8)1.4.3 酸和盐溶液改性法 (9)1.5凹凸棒石简介 (9)1.5.1凹凸棒石结构 (9)1.5.2凹凸棒石成分 (10)1.6 论文研究目的及意义 (10)2 实验部分 (12)2.1 原料及所用试剂 (12)2.2 实验仪器 (12)2.3 制备方法 (13)2.4 实验装置介绍及操作步骤 (13)2.4.1实验装置 (13)2.4.2基本原理 (14)2.4.3 实验方法 (15)2.4.4脱汞效率的表示方法 (16)3 实验数据与分析 (18)3.1改性试剂对脱汞性能的影响。
中国环境科学 2006,26(3)：257~261 China Environmental Science 载溴活性炭去除烟气中的单质汞孙巍,晏乃强*,贾金平(上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240)摘要：为提高活性炭对烟气中单质汞的吸附作用,利用溴对活性炭进行处理.通过对吸附容量和吸附动力学的测试,研究了载溴活性炭对气体中的单质汞的去除行为.结果表明,载溴可使活性炭对单质汞的吸附量显著增加,并加快对单质汞的吸附速率.实验条件下,当载溴量为0.33%时,活性炭对汞的饱合吸附量可增加约80倍,吸附容量达0.2mg/g;相对吸附系数增加了约40倍.溴负载量越高,吸附强化作用越显著.温度升高,载溴活性炭的吸附能力略有下降,烟气中的二氧化硫对单质汞的吸附速率略有抑制作用.关键词：烟气；单质汞；载溴活性炭；化学吸附中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2006)03-0257-05Removal of elemental mercury in flue gas by brominated activated carbon.SUN Wei, YAN Nai-qiang*, JIA Jin-ping (School of Environmental Science and Engineering, Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240, China).China Environmental Science, 2006,26(3)：257~261Abstract：In order to enhance the capture of elemental mercury in flue gas by activated carbon, activated carbon was impregnated with bromine. Through the test of the capacity and the dynamics of adsorption, the removal behavior of elemental mercury in gas by brominated activated carbon was studied. The bromation could cause the adsorption amount of elemental mercury by the activated carbon increasing markedly and quickening its adsorption rate. Under the test condition, the adsorption amount of mercury by activated carbon could increased about 80 times when the bromination amount was 0.33% and the adsorption capacity reached 0.2mg/g; and the relative adsorption coefficient increased about 40 times. The higher the brominating loading, the more marked the adsorption strengthing. The adsorption capacity of brominated activated carbon dropped slightly with temperature raising, the sorption rate of elemental mercury by SO2 in flue gas had a little inhibition action.Key words：flue gas；elemental mercury；brominated activated carbon；chemisorption燃煤过程中的汞污染控制问题受到广泛关注[1].我国因燃煤所排放的汞量较大,造成的汞污染问题显得相当突出[2,3].燃煤烟气中的汞主要以颗粒汞、气态二价汞(Hg2+)和单质汞(Hg0)3种形式存在[4].根据燃煤性质的不同,Hg0可占烟气中总汞的20%~70%[4,5].由于Hg0易挥发,难溶于水,在烟气处理中较难被去除.燃煤烟气汞污染控制仍缺乏成熟技术[5].目前,美国正加紧相关技术的开发,并取得了一定进展[6,7].其中,活性炭注入法(ACI)占主导地位[8].对ACI技术的研究热点之一是如何对活性炭进行改性,提高其对Hg0的去除效果[9].利用化学物质对活性炭进行负载处理用于烟气除汞,得到了初步探索[9-13].其中,载溴活性炭在国外的初步试验中显示了较好的除汞性能[10,14].然而,关于载溴活性炭除汞性能的基础研究还未见报道.本实验研究了载溴活性炭对烟气中的Hg0的吸附行为,以期为该技术的实际应用提供一定的参考.1材料与方法1.1实验材料活性炭购自Sigma-Aldrich公司,型号为Darco-KB,粒径分布为100~200目.三氯甲烷、单质溴、硫磺、无水硫化钠及氯气均购自Sigma-Aaldrich公司.二氧化硫、一氧化氮及一氧化碳等钢瓶气体购自美国Matheson公司,氮气分别从美国Airgas公司及上海气体公司购买.收稿日期：2005-10-24* 责任作者, 副教授, nqyan@258 中 国 环 境 科 学 26卷1.2 活性炭负载方法利用氮气作为载气,将溴蒸汽输送至盛有一定量活性炭的容器,搅拌以提高溴负载的均匀性.测重法计算溴在活性炭中的负载量.为与载溴活性炭进行对比,制备了负载氯、硫磺及硫化钠的活性炭.氯的负载方法与溴相似;硫磺和硫化钠分别采用浸渍的方法将其负载到活性炭上,其中硫磺以三氯甲烷为溶剂、硫化钠以去离子水为溶剂配制浸渍溶液.浸渍后的活性炭烘干备用. 1.3 实验装置采用2种装置,填充式吸附装置和表面式吸附装置.前者直接将活性炭填充至圆柱形玻璃管中,用石英棉将填充层固定,含汞气流由填充层穿过.该装置具有良好的气-固接触条件,适合用来比较各种活性炭的汞吸附容量.表面式吸附装置为自行组装,使用球形玻璃反应器,带有外层夹套,用于控制吸附温度.利用熔点较高、惰性好的氟化石蜡(Wax-1500)对反应器内壁进行涂布,以防止玻璃表面对汞的吸附[14],并用石蜡作为涂布活性炭粉末的黏结剂.在适当的温度下,由于石蜡的高黏性,而活性炭颗粒较轻,因此被粘住的活性炭颗粒只嵌在石蜡的表面.气流中的汞通过对流或扩散作用与这些颗粒接触而被吸附.相比之下,表面吸附装置的传质-吸附情况与实际ACI 工况更接近.实验所用的气体为现场配制.填充式吸附装置采用连续进气方式,利用蠕动泵将饱和汞蒸汽输送到主气流中,经稀释配成所需浓度的含汞蒸汽.主要烟气组分(如SO 2、NO 等)也通过蠕动泵从吸附装置的上游注入气流中.利用测汞仪(SG921,江苏电分析仪器厂)对进、出吸附装置气体的汞浓度进行在线检测,经数据处理系统(N-2000,浙大智达公司)将测量信号转换.表面式吸附装置采用间歇式进气方式,汞的原位监测方法采用冷原子吸收原理,利用光电转换器(NT54, Edmund)对透过的紫外光的强度进行测量,经标定后得出汞浓度与光吸收强度间的关系,测量装置的时间分辨率可达ms 级.1.4 实验方法填充式装置中填充0.05g 活性炭,温度控制在20~200.℃气体流量控制在300mL/min.所选用的汞浓度约为200μg/m 3.表面式吸附装置中负载的活性炭量约为0.2g.在略为负压的情况下,利用注射器将汞蒸汽或其它气体组分快速注入到反应器中,同时使用原位测量装置快速记录气流中单质汞的浓度-时间曲线,从而可计算单质汞的吸附速率和相关动力学参数.为了便于对Hg 0浓度变化进行原位实时测量,反应器内气体中初始汞蒸汽浓度控制在较高水平,约为1000μg/m 3.由于吸附速率还与气-固接触传质状况有关,又与吸附装置的结构有关.因此,从表面吸附实验所得出的数据,具有相对性,但据此能够对不同吸附剂的性能进行直观比较. 2 结果与讨论2.1 几种负载型活性炭对单质汞的吸附 图1 负载不同物质的活性炭对单质汞的吸附曲线Fig.1 Hg 0 adsorption curve in the packed AC-bedwith various chemicals—◆— 负载Br 2 —■— 负载硫磺 —▲— 负载Na 2S —△— 负载Cl 2 —□— 无负载 —●— Darco-Hg140℃时,利用填充式吸附装置分别对原始活性炭,负载硫磺、硫化钠、氯及溴的活性炭进行对比实验,其负载量均为0.33%(按质量计,下同).由图1可见,原始活性炭仅对Hg 0有微弱吸附作用,1min 左右Hg 0就可达50%穿透.负载硫化钠或硫磺后,对单质汞的吸附能力略有提高, 15min 左右就可达50%穿透.负载氯的活性炭表现出较好的吸附能力,在最初30min 内,对汞的吸附效率3期 孙 巍等：载溴活性炭去除烟气中的单质汞 259接近100%.而载溴活性炭约在90min 内对汞的吸附率均接近100%,吸附能力最好.140℃时,单质硫或S 2-与Hg 0间的化学氧化反应较慢,在气体流过填充层的时间内(约0.02s),对去除Hg 0的贡献很小.同时,这些形态的硫本身对汞的化学吸附也很微弱.而负载在活性炭上的氯或溴则对单质汞具有很好的亲和力,在活性炭表面的催化作用下可很快地进行化学反应,从而形成伴有快速化学反应的吸附过程.由于氯气的沸点较低,在高温情况下易从活性炭表面解吸,因此其除汞效果的持续时间比溴短.此外,实验还将载溴活性炭与目前美国燃煤电厂现场除汞试验中广泛使用的活性炭Darco-Hg(美国Norit America Inc.提供)进行了比较(图1).Darco-Hg 对汞的吸附量高于Darco-KB,但吸附层也很快被穿透,50%的穿透时间约为6min,远比载溴活性炭的效果差. 2.2 溴负载量对单质汞去除的影响图2 载溴量对活性炭的汞吸附能力的影响 Fig.2 Hg 0adsorption curve in the packed AC-bedwith various bromine contents—●— 无Br 2 —◆— 0.017% Br 2 —■— 0.033% Br 2 —▲— 0.066% Br 2 —△— 0.17% Br 2 —□— 0.33% Br 2由图2可见,在填充式吸附装置中,随着溴负载量的增加,对单质汞的吸附能力快速上升,当活性炭的载溴量为0.33%时,汞的饱和吸附量约为0.2mg/g,约为原始活性炭的80倍.在140℃时单质溴与所吸附的单质汞摩尔比大致为20:1.而两者的反应化学计量比为1:1.由此可以推断,在温度较高的吸附过程中,有大部分单质溴从活性炭上解吸而流失.140℃时,填充式吸附装置中溴的利用率仅在5%左右.由于实际烟气中汞与活性炭颗粒的接触时间非常有限,吸附容量的大小并不能直接反映吸附速率的快慢.因此,吸附动力学参数是评价实际吸附过程的重要参数.利用表面式吸附装置对负载量不同的活性炭吸附单质汞的吸附速率进行考察,实验温度为92℃(图3).由图3可见,载溴活性炭不仅对汞的吸附容量增加,且吸附速率也显著增加.未负载溴的活性炭气体中汞的吸附半衰期(即气体中Hg 0浓度从其初始值下降到50%所需要的时间)约为230s,而载溴量为0.33%的活性炭对汞的吸附半衰期约为6s,吸附速率约增加了40倍.而当载溴量为1.20%时,则其半衰期仅为4s.此后,再继续增大溴的负载量,汞的半衰期虽有所下降,但幅度逐渐变缓.图3 表面式吸附装置中的气体单质汞浓度随吸附时间的变化曲线Fig.3 Hg 0 adsorption curve in the coated AC-layerwith various bromine contents—◆— 0.05% Br 2 —■— 0.17% Br 2 —▲— 0.33% Br 2 —△— 1.20% Br 2 —□— 3.20% Br 2 —●— 无Br 2—◇— Darco-Hg由图3还可看出,Hg 0浓度的衰减近似呈指数趋势下降,即近似符合一级吸附动力学模式:d C/d t=k a (M ⋅ε /V R )C (1)式中:C 为气体中Hg 0浓度,μg/m 3; M 及ε分别是吸附剂的重量(g)及其比表面积(m 2/g);V R 为表面式吸附装置中所容纳的气体体积,mL; k a 为吸附剂的相对吸附系数,mL/(m 2⋅s).由式(1)可知,k a 与Hg 0的初始浓度无关,故动260 中 国 环 境 科 学 26卷力学测定实验中可以使用较高的单质汞浓度.k a 与溴负载量的关系如表1所示.表1 载溴活性炭对单质汞相对吸附系数[mL/(m 2⋅s)] Table 1 The relative adsorption coefficients of Hg 0on brominated-AC at two temperature [mL/(m 2⋅s)]溴负载量(%)项目0 0.17 0.331.20 3.20Darco-Hg k a * 0.027 1.39 1.78 1.952.120.172 k a ** 0.023 0.74 1.051.381.560.227注: * 吸附温度为23, ** ℃吸附温度为92℃由表1可见,Hg 0在Darco-Hg 上的吸附系数比本实验中所使用的活性炭大,92℃时,前者的相对吸附系数约为后者的10倍,但当后者负载0.17%的溴时,其相对吸附系数约为Darco-Hg 的3倍,若负载量为3.20%时,则是其7倍.可见,载溴活性炭具有对单质汞的快速吸附作用,满足接触时间有限的情况下快速除汞的要求. 2.3 温度对单质汞去除的影响图4 温度对载溴活性炭的汞吸附曲线的影响 Fig.4 Hg 0 adsorption curve in the packed AC-bed withbromine at different temperature图4为在填充式吸附装置中,温度对载溴活性炭吸附汞的影响.由图4可见,随着温度升高,填充层对汞的吸附容量降低.90℃时,单质汞被100%吸附的时间达120min,但180℃时,则缩短至45min 左右.与90℃时相比,填充层在180℃时对汞的吸附容量降低了约50%.导致上述结果的原因有2个,一是温度升高本身不利于汞的吸附;其次,溴的流失量也会随着温度的升高而显著上升,从而导致溴的有效利用率降低.图5为在表面式吸附装置中不同温度下气体中的单质汞的衰减曲线,使用的是载溴量0.33%的活性炭.由图5可见,汞的吸附速率也是随着温度的升高而降低,23℃时,气体中单质汞的半衰期约为4s,92℃时,半衰期则延长至6s 左右.由表1可见,除Darco-Hg 吸附剂外,其余吸附剂的相对吸附系数均随温度的上升而下降.因此,温度降低对载溴活性炭吸附单质汞有利,此时其吸附容量和相对吸附系数均较高.图5 表面式吸附装置中单质汞在不同温度下的吸附曲线Fig.5 Hg 0adsorption curve in the coated AC-layerwith bromine at different temperature2.4 烟气主要成分对单质汞去除的影响烟气中除氮气、氧气及二氧化碳外,还含有水蒸气、一氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等组分.分别利用填充式和表面式吸附装置考察了这些组分对单质汞吸附特性的影响.结果表明,填充式吸附装置,在温度较高时(100℃以上)上述气体组分对载溴活性炭的吸附容量无明显影响.但通过表面吸附实验发现,二氧化硫对载溴活性炭的汞吸附速率略有抑制作用(图6),当其浓度为1300×10-6时,汞的吸附速率约下降10%.对二氧化硫的影响可作初步推测[5],在实验温度下(92),℃少量的二氧化硫被吸附至活性炭表面,并与汞的吸附形成竞争.实验还发现,当活性炭不负载化学物质时,二氧化硫对汞吸附(主要为物理吸附)的抑制作用更为明显,活性炭负载溴之后,二氧化硫对汞的化学吸附抑制作用相对减小.3期孙巍等：载溴活性炭去除烟气中的单质汞 261图6 烟气组分对单质汞吸附速率的影响Fig.6 The effect of some constituents on Hg0adsorption in the coated AC-layer with bromine◆空气■ 1300×10-6SO2▲ 130×10-6 NO △ 130×10-6CO□ 2% H2O ●模拟烟气在实验条件下,氧气、水蒸气以及一氧化碳对单质汞的吸附速率无明显影响.当利用上述成分配制成模拟烟气时,汞在其中的衰减速率略低于在空气或氮气中的情况,主要是由于二氧化硫的轻微抑制作用.从总体上看,烟气中的主要成分对载溴活性炭的吸附性能影响并不显著.3 结论3.1 载溴活性炭对单质汞具有较好的吸附能力,其吸附容量随溴的负载量增加而增大,负载量为0.33%时,单质汞的吸附容量达0.2mg/g,约为原始活性炭的80倍.但是由于溴的流失,其利用率仅在5%左右.3.2 活性炭对单质汞的吸附速率也随溴的负载量的增加而增大,载溴量为0.33%的活性炭的相对吸附系数约是活性炭本身的40倍.3.3载溴活性炭的吸附容量和吸附速率随吸附温度的上升而下降,溴的利用率随温度的上升而下降;二氧化硫对单质汞的吸附有一定抑制作用,但实验条件下其对汞吸附的总体影响不显著.参考文献：[1] Pavlish J, Holmes M, Benson S, et al. 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