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中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势

2017-05-12 13:54来源:洁净煤技术2014年第2期作者:史亚微等关键词:脱汞脱汞技术大气汞污染收藏点赞

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4)活性焦

与活性炭相比活性焦价格低廉,中孔发达,加工简单,同时又具有活性炭的吸附、催化、催化剂载体等特性,张海茹等[12]研究发现活性焦吸附汞的曲线均呈现初期快速上升,后期逐渐趋于稳定的趋势,整个吸附过程以化学吸附为主,反应温度在一定范围内升高使活性焦吸附汞的能力上升,423K为最佳温度,熊银伍等[13-14]研究了山西和贵州两种活性焦的脱汞(Hg)效率,据分析活性焦的中孔结构对其吸附Hg具有重要作用,中孔结构有利于Hg在其间的传质,对改性活性焦的研究结果表明,用含氯化合物改性后的活性焦脱汞效率提高,穿透时间增加,这是因为KClO3具有强氧化性,它与C表面的官能团发生化学反应,结合形成C—Cl,有利于汞的吸附,使用硝酸氧化的活性焦脱汞能力也大幅提高。

5)新型吸附剂

沸石具有独特的四面体结构,具有良好的吸附和催化性,MorencyJR [15] 尝试用 某种试剂(专利产品)将沸石材料处理后进行汞的吸附实验,发现其对Hg0和Hg2+均有一定的吸附能力,沸石是一种含水碱或碱土金属硅酸盐矿物,其空间结构为架状结构,可容纳各种不同的无机化合物,易于包藏和释放小分子。

也有众多研究者用TiO2吸附剂来脱除汞,在实验室模拟燃煤电厂烟气实验,将TiO2喷入到高温燃烧器中,产生大量TiO2凝聚团,凝聚团的表面积 较大可氧化并吸附部分汞蒸气,然后通过除尘器被除去,但由于凝聚团松散的结构和氧化反应效率低,对汞的捕捉效果不明显,若加以低强度的紫外光对TiO2进行改性,Hg0 在TiO2表面较易被氧化为Hg2+并与TiO2结合为一体,显示出很好的除汞能力。

其他吸附剂如膨润土、蛭石或者贵金属及其氧 化物或硫化物也被用于对汞的捕捉,膨润土是一种天然的含水层状硅酸盐矿物质,具有良好的黏结性、吸附性、膨胀性和盐基交换性,天然膨润土吸附性较差,用季铵盐阳离子表面活性剂、MnO2浸渍、FeCl3浸渍改性可改善膨润土的吸附性能,蛭石是一种含镁的水铝硅酸盐的次生变质矿物,通常由黑云母热蚀或者风化作用而成,蛭石的层间距特性对吸附性能影响很大,用溴化十六烷基三甲铵对蛭石进行改性,可大大改善蛭石的吸附性能[16],贵金属氧化物具有良好的氧化性,贵金属和汞能形成化合物,在烟气温度下贵金属能吸附大量的汞及其化合物,而升高温度又能脱除汞,同时脱附的汞可以回收利用,无二次污染,具有良好的应用前景。

3.3.3 氧化脱汞技术

Hg0的熔点低,不易溶于水,也不溶于酸、碱,内聚力强而稳定,因此控制燃煤烟气汞污染的关键在于利用氧化剂或催化剂将烟气中Hg0氧化为容易脱除的Hg2+,实现进一步脱除。

1)电-催化性氧化脱汞技术

Powerspan公司开发了电催化氧化(electrocatalyticoxidation,ECO)脱汞技术,在ECO反应中,SO2、NO和Hg0在放电的情况下,发生氧化反应,与湿法脱硫装置联合使用, 可大幅降低汞的排放,ECO装置安装在传统ESP向下流动的烟道中,该系统还包括氧化反应器和吸收塔,在ECO的氧化反应器中,主要发生以下反应:

3NO+H2O+2O2→NO2+2HNO3(气溶态)

2SO2+H2O+O2 →SO3+H2SO4(气溶态)

Hg0(气态) →Hg0(可溶态)


Hg可以被底部吸收塔中特殊的炭过滤器吸附,既可以达到污染物的联合脱除又可以生产副产品化肥,ECO被认为是颇有前景的技术之一[17]。

2)光催化氧化脱汞技术。

光催化氧化法(Pho ̄ tochemicaloxidation,PCO)也被应用到烟气脱Hg0 领域,Granite和McLarnon等利用254nm的紫外灯照射Hg0使之氧化,以便于被湿法脱硫技术或布袋除尘器等脱除,在Powerspan实验台架上的研究表明其脱汞和氧化效率大于90%。

Wu[18]与Lee等[19]均系统地进行了UV灯下钛基纳米颗粒或纤维等脱除Hg0 的动力学实验,探讨各种气氛对脱汞的影响,研究发现该催化剂对Hg0 具有较好的氧化和脱除性能,光化学氧化技术是一种低成本的Hg0氧化技术。

原标题:中国烟气脱汞技术研究现状及发展趋势
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