载溴高硫石油焦活性炭脱汞实验研究

以石化工业副产物高硫石油焦制备的活性炭为脱汞吸附剂,对其进行NH4Br溶液浸渍改性成为载溴富硫活性炭。采用N2吸附/脱附、扫描电子显微镜/X射线能谱仪(scanning electron microscopy/X-ray energy dispersive spectroscope,SEM/EDS)等方法对吸附剂进行孔隙结构和微观形貌表征。分别在固定床反应器和管道喷射实验装置上进行汞吸附脱除实验研究。与煤制活性炭相比,高硫石油焦活性炭具有更高的汞吸附能力,经过质量分数为1%的NH4Br溶液改性后,石油焦活性炭固定床120 min内汞脱除率接近100%;在120℃、2 s停留时间、碳汞比约为90 000条件下,喷射脱汞效率亦超过90%。实验结果表明,溴化铵改性高硫石油焦活性炭可作为燃煤电厂烟气喷射脱汞的高效吸附剂。     

低温等离子改性复合钙基吸附剂烟气脱汞脱硫实验研究

为提高复合钙基吸附剂对Hg和SO_2的脱除效率,提出通过低温等离子技术改性复合钙基吸附剂,借助N2吸附和傅里叶红外光谱技术对吸附剂进行表征,分析低温等离子改性对复合钙基吸附剂表面理化特性的影响。在固定床吸附实验台上进行脱汞脱硫实验,探究了AC与Ca O质量比、水合条件对汞吸附效果的影响;在优化的实验条件下,探究了低温等离子改性时间和改性功率对复合钙基吸附剂脱汞脱硫的影响规律。实验结果表明:最佳实验条件下制备的复合钙基吸附剂具有良好的比表面积和孔隙结构,可以有效脱除烟气中的Hg和SO_2;低温等离子改性能够增加复合钙基吸附剂表面含氧官能团的数量,对吸附剂脱汞脱硫性能具有重要的影响,低温等离子改性复合钙基吸附剂可以明显提高吸附剂脱汞脱硫的效率;经40W低温等离子改性10 min后的单位质量复合钙基吸附剂对Hg和SO_2的吸附量相对于未改性的分别提高了33.10%和34.71%,低温等离子改性具有明显的优势,是一种具有较大发展潜力的污染物脱除方法。     

0.3MW(th)CFB锅炉烟道喷射生物质活性炭脱汞试验研究

活性炭喷射(activated carbon injection,ACI)是燃煤电厂烟气高效脱汞技术。采用1%NH_4Br溶液对稻壳活性炭浸渍改性,制备NH_4Br改性稻壳活性炭(Br-RHC)脱汞吸附剂。利用比表面积分析仪(Brunauer-Emmet-Teller,BET)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)等表征手段对吸附剂的理化性质进行了表征。在0.3MW(th)燃煤循环流化床锅炉中试装置上,进行了改性稻壳活性炭吸附剂烟气喷射脱汞试验研究。结果表明:吸附剂改性后的比表面积、微孔容积与总孔容积均有一定程度的增加;改性后吸附剂孔隙结构发达,石墨化程度较高,NH_4Br以非晶体形态担载在吸附剂表面。喷射脱汞效率随着喷射量的增大先增加后稳定,在碳汞比为16000时脱汞效率为79.44%。喷射脱汞效率随着喷射温度的升高而升高,由142℃的57.74%升高为200oC的79.48%。烟气中SO_2对喷射脱汞效率有抑制作用,NO对喷射脱汞效率有促进作用。汞排放浓度为0.35mg/m~3,污染物控制装置(air pollution control devices,APCDs)对烟气中Hg~0、Hg~(2+)与Hg~p的协同脱除率分别为98.83%、88.00%与100%。     

溴素改性ESP飞灰脱汞机理的实验研究

燃煤飞灰因含有残炭(UBC)及少量过渡金属元素而被认为是一种具有工业应用前景的价廉高效脱汞吸附剂。然而由于飞灰的成分、结构及性质复杂,在烟道中与汞的反应机理尚不统一清晰。文中在固定床上对4种燃煤电厂静电除尘器(ESP)飞灰(FA)及1%NH4Br改性后的ESP飞灰(NBFA)进行了汞吸附实验,分别考查了N2及模拟烟气气氛对吸附剂汞吸附的影响,利用X射线荧光光谱法(X-ray fluorescence spectrometry,XRF)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对其汞吸附能力的影响因素进行了分析。利用程序升温脱附(temperature programmed desorption,TPD)探讨了改性飞灰对汞的吸附机理。结果表明溴化铵改性可显著增加NBFA的汞吸附性能,且在模拟烟气下汞吸附能力大大增强;烟气中酸性气体的存在能极大的促进Hg~0的氧化,其中75%的Hg~0被氧化,只有25%Hg~0被吸附在飞灰表面。溴素改性飞灰对Hg~0的作用机制主要遵循Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal机理,而飞灰含有的无机组分对Hg~0的氧化作用遵循Mars-Masessen机理;在飞灰表面主要生成的是HgB r2和HgO,UBC含量高的飞灰表面还会生成HgS和Hg_2(NO_3)_2。根据实验结果,飞灰对汞吸附氧化主要以Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal机理为主,伴随有微弱的Mars-Masessen机理。     

非碳基改性吸附剂汞脱除性能实验研究

使用固定床反应器对6种非碳基载体担载多种活性物质后在N2气氛下140℃时的汞吸附性能进行了研究。非碳基载体本身具有较差的汞物理吸附性能,但经改性后部分吸附剂的汞脱除率高于美国商用活性炭NoritDarcoLH的汞脱除率。非碳基改性吸附剂的汞吸附性能是载体和活性物质共同作用的结果,其中经NaI、CuCl2、CuBr2和FeCl3改性后的吸附剂具有较高的汞脱除率。皂土载体具有较好的离子交换性和层间吸附性能,使大部分皂土改性吸附剂具有一定的汞脱除率。氧化铝载体在担载CuCl2和CuBr2后达到了接近100%的汞脱除率,具有较好的应用前景。     

银改性壳聚糖/膨润土吸附剂表征及气态汞脱除特性

应用 VM3000在线测汞仪为检测手段,在固定床实验台架上以银(Ag)改性壳聚糖(chitosan,CTS)/膨润土(bentonite,B)为吸附剂开展了单质汞(Hg0)的脱除研究。采用 N2吸附/脱附、傅里叶变换红外(Fourier transform infra-red spectroscopy,FTIR)和X-射线衍射(X-ray diffraction, XRD)等方法对吸附剂进行结构表征。研究发现,改性后活性银成功负载在吸附剂上,致使壳聚糖及其负载膨润土吸附剂的比表面积发生不同程度的减小;FTIR分析表明CTS和Ag进入膨润土的层状结构,并与膨润土的羟基官能团和Si-O-Si伸缩振动峰发生反应;负载Ag后,吸附剂在2θ=38°处出现了银的特征衍射峰。由于集合了壳聚糖和膨润土两者的优点,壳聚糖的添加可以提高银改性膨润土的脱汞效率。脱汞实验表明 SO2和 HCl 对吸附剂的脱汞效率影响不大,而 NO 和H2O可较大地促进吸附剂的脱汞能力。     

新型吸附剂脱除烟气中气态汞的试验研究

用恒温水浴中汞渗透管的汞蒸气发生装置以及烟气主要气体成分模拟烟气条件，在小型固定床试验台上开展天然沸石、膨润土和蛭石及其化学改性剂作为吸附剂脱除气态汞的试验研究。经NaCl溶液改性后的钠型沸石对汞的吸附能力有所提高，但与活性炭相比，还有一定差距。随Hg0入口浓度增加，钠型沸石吸附量增加；吸附温度升高，其吸附量显著降低，呈现典型的物理吸附特征。对膨润土和蛭石利用表面活性剂改性后，其单位吸附量均有所增加，对单质汞的吸附均呈现明显非线性，主要靠表面物理吸附作用。用MnO2、FeCl3金属氧化物对矿石样品进行化学改性后，吸附时间大为延长，原因在于吸附过程不再是单纯的物理吸附，而在吸附剂表面发生了化学反应，化学吸附过程有效增加了吸附能力。因此，可进一步通过改变化学浸渍试剂，继续提高改性吸附剂的吸附能力。     

改性氢氧化钙吸附脱除模拟烟气中汞的试验研究

对氢氧化钙进行了2种改性,并在小型模拟燃煤烟气Hg吸附和形态转化试验台上研究其对模拟烟气中Hg的脱除效果。结果表明：Ca(OH)2对单质汞的吸附主要是物理吸附,低温有利于汞的吸附;SO2和HCl均可以促进Ca(OH)2对汞的吸附,HCl对汞的氧化能力强于SO2,促进作用更明显;KMnO4改性后的Ca(OH)2在基本气体中可以将大部分的Hg0氧化为Hg2+,在有SO2或HCl存在的条件下可以脱除烟气中50%以上的Hg,改性后的吸附以化学吸附为主;利用AgNO3改性后的Ca(OH)2对汞的吸附能力极大增强,脱除效率可达90%,主要原因是银汞齐反应的发生,该法可望实现吸附剂的再生和Hg的回收利用,具有实际应用的前景。     

煅烧温度对MnOx-CoOy/TiO2吸附剂结构及脱汞活性的影响

以沉积?沉淀法制备的MnOx-CoOy/TiO2(MCT)为吸附剂,在固定床实验台架上研究了制备过程中煅烧温度(200-800℃)对MCT脱除单质汞(Hg0)的影响;采用N2吸附/脱附、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、H2-程序升温还原(TPR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征了吸附剂的理化特征。研究表明,MCT吸附剂的脱汞效率与煅烧温度密切相关,400℃煅烧时,吸附剂的脱汞效率最高。吸附剂的煅烧过程包含吸附态水的蒸发、锰钴碳酸盐或氢氧化物的分解、MnOx和 CoOy的形成及MnOx、CoOy和TiO2晶相的转变。随着煅烧温度的增加, MCT 吸附剂的比表面积和总孔容积逐渐减小,平均孔径逐渐变大,且吸附剂发生团聚,颗粒尺寸增大;MnO2和Co3O4向Mn2O3和CoO的转变,吸附态氧含量的降低,致使吸附剂的脱汞活性下降。     

H2S对氧化铁脱除煤气中单质汞的影响

采用超声波辅助沉淀法制备氧化铁吸附剂,并采用低温氮吸附、扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等分析手段对样品进行了表征。利用固定床反应器,在模拟煤气条件下研究了氧化铁吸附剂脱除单质汞的特性及机理。结果表明,纯氮气气氛下氧化铁对汞的吸附效率低下,以物理吸附为主;然而在体积浓度为400 10 6的H2S通入条件下,氧化铁表现出很强的汞吸附能力,150℃下的吸附效率达到98%以上;H2S浓度在反应初期会影响汞的脱除效率,但随着反应的进行该影响逐渐减小;H2S存在时,氧化铁对汞的吸附遵循Eley-Rideal机制,即吸附态的硫S(ad)与Hg0发生反应,达到Hg0脱除的目的。     

汞在活性焦脱硫工艺中的迁移规律

搭建了固定床试验系统,对比分析了活性焦与商用脱汞活性炭的汞吸附性能,并在10000m~3/h(标态)的活性焦脱硫中试试验系统上对活性焦的脱汞性能进行验证,同时结合固定床吸附试验系统分析了活性焦解析工艺中汞的释放规律。研究表明:活性焦的饱和汞吸附容量仅为脱汞活性炭的1/123,活性焦脱硫工艺对汞的脱除效率接近100%,出口活性焦汞吸附量为活性焦饱和汞吸附量的1/24,在解析工艺中,汞的释放率达到76.6%~98.4%,可以实现循环利用。     

钙基吸收剂对气态单价汞脱除的试验研究

采用小型固定床反应器研究钙基吸收剂对单质汞的脱除效果。研究结果表明,汞入口浓度增加,单价汞的饱和吸附量增加;钙基吸收剂比表面积和孔容积越大,汞的脱除效果越好;反应温度对饱和吸附量有不利影响,但是在吸附的最初阶段有利于汞的脱除。     

不同性能掺炭纤维脱除燃煤烟气中Hg0的试验研究

通过固定床实验系统的烟气脱除零价汞实验,研究了活性炭纤维协同滤袋用聚酰亚胺、芳纶1313、聚苯硫醚、玻璃纤维、芳砜纶以及聚四氟乙烯等常用纤维,对烟气中零价汞的脱除效果。研究了改性前不同性能掺炭纤维,以及用质量分数分别为5％、10％、15％的溴化钾、碘化钾溶液改性后的活性炭纤维（activatedcarbonfiber,ACF）和聚苯硫醚（polyphenylenesulfide,PPS）形成的掺炭纤维,对模拟燃煤烟气中零价汞（Hg0）的吸附性能。结果表明：在汞蒸气入口浓度为30μg／m^3,吸附温度为160℃时,不同性能掺炭纤维脱Hg0率在39％71％范围之间变化,区别较大。经过溴化钾和碘化钾改性后的ACF＋PPS掺炭纤维对Hg0的吸附效率分别能达到80％、90％以上,未改性ACF＋PPS掺炭纤维的吸附效率最高也只有70％左右;相同质量分数时,碘化钾溶液改性后的ACF＋PPS掺炭纤维对Hg0的吸附效果要优于溴化钾溶液改性后的ACF＋PPS掺炭纤维,并且碘化钾溶液浓度越大,改性后的ACF＋PPS掺炭纤维对Hg0的吸附效果越好,当用质量分数为15％的碘化钾溶液改性后的ACF＋PPS掺炭纤维吸附Hg0一定时间后,对Hg0的脱除率可以达到98％以上,因此,经过改性后的掺炭纤维能保持较高的烟气脱Hg0率。     

活性炭纤维脱除烟气中气态汞的试验研究

选用活性炭纤维样品ACF-1,分别进行了浓硝酸湿氧化、部分脱附和空气氧化处理,获得样品ACF-N、ACF-N-D和ACF-A。对ACFs样品进行了表面特性的表征,包括氮分子吸附(77.4K)和X射线光电子能谱分析。以ACFs为吸附剂分别在氮气气氛和模拟烟气组分2种条件下,进行了气态Hg0吸附实验。改性后的ACFs其吸附性能均得到不同程度提升。从ACF孔径分布、表面含氧官能团的种类及数量考察其与ACFs吸附活性之间的关系。由于C=O、COOH基团具有较强氧化性,可作为氧化吸附汞的活化中心;而ACF表面的微孔结构可能作为接收电子的电极参与到Hg0的氧化过程中。因此,微孔容积的增加,ACF表面C=O和COOH含量增加,都将有助于提高ACF的汞吸附能力。     

载银稻壳基吸附剂的制备与表征及其脱除Hg~0的实验研究

采用3种方式(直接煅烧,水煮和酸洗)制成稻壳基吸附剂载体,利用吸附相技术将纳米银负载到载体上,采用X外光谱和透射电镜等分析仪对吸附剂进行表征,在固定床装置上进行脱除Hg0实验。分析发现酸洗的稻壳基吸附剂具有高纯度无定形SiO2、高活性、高比表面、高OH的特征,是负载银的最佳载体;吸附相技术可以制得较小的单质银粒子(约8 nm),且银粒子均匀分散在载体表面。汞吸附实验表明,负载纳米银的吸附剂在150℃和模拟烟气条件下具有90%的吸附效率,具有实际应用前景,其吸附机制是纳米银颗粒与汞蒸汽发生汞齐反应。     

改性钙基吸附剂的汞吸附特性实验研究

利用汞渗透管产生的气态单质汞和其他烟气主要气体成分模拟烟气条件,在固定床实验台上进行了以消石灰、飞灰和由两者混合物改性的3种物质作为吸附剂吸附单质汞的实验研究。实验结果表明,Ca(OH)2吸附Hg0效果较差,SO2的存在对Ca(OH)2吸附Hg0有促进作用;经改性的普通高活性钙基吸附剂对Hg0吸附效果比消石灰稍强,SO2的存在促进了普通高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附;有添加剂的高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附效率比普通高活性钙基吸附剂增加约30%,当有SO2存在时,有添加剂的高活性钙基吸附剂对Hg0的吸附效率略低,而穿透时间延长。利用改性钙基吸附剂可以实现烟气中SO2和Hg0以相对较低的成本同时脱除。     

燃煤飞灰与烟气汞作用的实验研究

采用垂直炉实验系统评价飞灰对烟气汞的脱除效率,利用小角散射(SAXS)和电镜扫描(SEM)等手段对燃煤飞灰进行表征,深入分析了入射光散射强度以及飞灰表面特征对飞灰吸附汞效率的影响,并利用SAXS结果计算了飞灰的分形维数。结果发现入射光散射强度对飞灰汞吸附效率有影响,且入射光散射强度越高,飞灰吸附汞效率越高,而分形维数对飞灰吸附汞效率没有直接影响。     

改性活性炭对模拟燃煤烟气中汞吸附的实验研究

为了获得消耗量小、性能高效的燃煤烟气脱汞吸附剂，采用活性MnO2浸渍、FeCl3浸渍和不同温度下渗硫等方法，对活性炭进行了改性，制得一系列改性活性炭吸附剂。采用固定床吸附的方式，对吸附剂在不同条件下的吸附效果进行了测试，筛选出3种高效、廉价的吸附剂，分别为活性MnO2浸渍活性炭、FeCl3浸渍活性炭和600℃渗硫活性炭。和原活性炭吸附剂相比，改性活性炭吸附剂对汞蒸气的吸附能力有较大提高，有效吸附时间大大增加，在有效吸附时间内，穿透率大大降低。改性后的活性炭吸附能力大大提高的原因在于，其吸附过程中，除了物理吸附，还发生了化学吸附。     

改性壳聚糖性能表征及脱除烟气中Hg0的实验研究

采用VM3000在线测汞仪(CEMS)和Ontario Hydro (OH)方法作为检测手段,在固定床实验台架上,以壳聚糖(chitosan,CTS)和改性壳聚糖(modified chitosan,MCTS)为吸附剂,进行脱Hg0实验研究。同时采用比表面积分析仪(ASAP2020)、热重分析仪(TG)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等分析仪对吸附剂进行了详细表征。发现氨基和羟基可能与HCl分子和Cu离子发生反应,形成了壳聚糖盐酸盐和铜模板壳聚糖螯合物。改性后的吸附剂上形成了C-Cl键,而且铜模板型壳聚糖(Cu-CTS)因铜离子空缺而拥有记忆功能,可吸附与铜离子半径大小相当的金属离子或分子,大大提高了其对Hg0和Hg2+的吸附效率。实验结果表明：未经任何处理的CTS原粉不吸附Hg0,经过改性后的CTS能够氧化Hg0并吸附Hg0和Hg2+,盐酸溶胀型铜模板CTS吸附剂脱汞效果尤为明显。     

多元金属功能化修饰生物焦的Hg^(0)脱除及抗静电分离双重逆向改性机理研究EI北大核心CSCD

针对目前燃煤电厂所用脱汞剂存在经济成本高、脱汞效率低和无法有效循环利用的问题,本文在探究多元金属功能化修饰过程的基础上,基于共沉淀法提出生物焦复合脱汞剂的制备–脱除–分离一体化工艺路线。结合多种表征手段,揭示样品物理化学性质与其脱汞及抗静电分离特性之间的耦合对应关系;同时利用程序升温脱附技术及吸附动力学模型,在获得多元金属功能化修饰对生物焦微观特性关键作用机制的基础上,揭示Hg0脱除与抗静电分离双重逆向改性过程之间的深层次差异性机理。研究发现:经过多元金属修饰后的改性生物焦样品对Hg0的脱除效果明显改善,高达未改性样品的5倍,并且通过改变所负载改性物质的导电方式使得样品兼具优异的抗静电分离特性。多元金属可以通过优化碱金属的配位状态、石墨微晶层间结构、孔隙结构丰富程度、含氧官能团及掺杂金属的赋存形态,实现汞脱除与抗静电分离性能的协同增强。