SO_2与O_2对硫改性石油焦吸附剂脱汞性能的影响

利用SO_2作为气体活化剂改性石油焦制备脱汞吸附剂;通过比表面积及孔隙度分析仪、元素分析仪及X射线光电子能谱分析(XPS)等方法对吸附剂的物理化学性质进行表征;在固定床实验装置上对改性石油焦进行汞吸附实验,并对吸附产物进行程序升温脱附。结果表明,SO_2活化改性后的石油焦表面结构得到有效改善,表面硫形态以有利于汞吸附的低价态硫为主。在模拟烟气气氛中加入O_2能够有效提高脱汞效率,加入SO_2则会对脱汞产生抑制作用,且抑制程度随SO_2浓度的增加而增强。在模拟烟气气氛中同时加入O_2和SO_2,对脱汞产生的作用效果与SO_2的浓度有关。对比不同温度下的汞吸附与脱附结果,证明高温会对石油焦表面含硫、含氧官能团产生抑制作用。     

改性活性炭脱除模拟烟气中气态汞的实验研究

以椰壳活性炭为原料,经硝酸活化再采用NaCl或NaBr溶液化学浸渍改性制备燃煤烟气脱汞吸附剂。通过N_2吸附-脱附(BET),扫描电子显微镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)对制备的吸附剂进行表征,并且采用模拟烟气在管道喷射装置内考察汞吸附脱除性能。结果表明:与原始椰壳活性炭相比,经硝酸活化后的椰壳活性炭汞吸附能力得到提高;而采用NaBr改性后的椰壳活性炭脱汞效果最好。在管道喷射实验装置内,经过1 mol/L NaBr改性后的椰壳活性炭,在模拟烟气温度120℃,碳汞质量比8 000,停留时间2 s条件下,脱汞率达到92.7%。改性后的椰壳活性炭是一种具有潜在应用价值的优良脱汞吸附剂。     

溴元素改性椰壳活性炭对实际燃煤烟气的脱汞性能

以椰壳活性炭（YAC）为原料,通过NH₄Br溶液浸渍改性,制备了溴素改性椰壳活性炭脱汞吸附剂（YAC-Br）。在固定床实验台上开展了YAC和YAC-Br的汞脱除实验,主要研究了入口汞（Hg⁰）浓度对YAC-Br脱汞性能的影响,并结合BET、SEM、XRF等表征手段分析了YAC-Br的脱汞原理。在0.3MW燃煤循环流化床锅炉上对YAC-Br进行了烟气管道喷射吸附剂脱汞（ACI）实验,验证了其在实际燃煤烟气中对汞的脱除效果。结果表明：改性过程不会破坏椰壳活性炭原有的孔隙结构和微孔容积,而会使活性炭表面更加平整;化学改性后活性炭表面Br负载量提高,成为Hg⁰的主要活性吸附位。固定床实验结果说明：改性后椰壳活性炭的初始汞吸附效率和单位累积汞吸附量分别提高了6.02倍和21.8倍,吸附效率随汞浓度增大而降低。0.3MW燃煤循环流化床实验结果表明：改性后椰壳活性炭对元素汞和氧化汞均有很好的脱除作用,脱汞效率随着吸附剂喷射量的增加而增加,当喷射量为0.7kg/h时,脱汞效率可达到76.38%。     

MnOx/GAC复合材料制备及其在苯酚废水处理中的应用

以商业颗粒活性炭(GAC)为载体,乙酸锰为锰源,采用等体积浸渍法制备系列MnO_x/GAC复合材料。通过X-射线粉末衍射、透射电镜、拉曼光谱等对改性前后活性炭材料进行微观分析,并探讨锰负载量、反应温度、反应时间等对MnO_x/GAC复合材料处理苯酚模拟废水性能的影响。结果表明,MnO_x/GAC复合材料的活性物种主要以Mn_3O_4、Mn_2O_3和MnO_2为主,呈现均匀分散纳米晶态。在20 mL 1 500 mg·L~(-1)苯酚废水中加入1 g Mn质量分数为8%的MnO_x/GAC复合材料,反应温度50℃,反应时间240 min条件下,苯酚转化率99.88%,COD降解率97.80%,吸附动力学遵循准二级动力学模型。     

汞的吸附及氧化机理的理论研究进展

通过理论方法研究汞的吸附,可以从电子和原子水平对不同吸附剂的汞脱除形成深刻认识,从而指导设计合成更加高效的汞脱除吸附剂。本文介绍了近年来贵金属吸附剂、金属氧化物吸附剂、活性炭吸附剂在脱汞方面的理论计算及其改性研究进展,概述了汞在Pd(100)面以及不同金属氧化物吸附剂表面的非均相氧化机理。指出第二金属掺杂、合适的载体、吸附剂表面结构改性会提高吸附剂的脱汞性能;金属改性活性炭的金属种类以及负载量都会影响脱汞性能;不同吸附剂不同气氛下汞的氧化机理不同。最后结合国内外的研究现状,指出了NO、SO_2、H_2O等气体以及多种气体同时作用对脱汞性能的影响、分子筛等载体对脱汞性能的影响、从分子动力学模拟汞的氧化需要进一步深入研究。     

文摘

一种新型的用于汞气相脱除吸附剂的制备[刊,韩]/SIHYUN LEE,YOUNG JUN RHIM,YOUNG OK PAR//CARBON SCIENCE,2002,3(4):187 制备了用于脱除气相汞的活性炭吸附剂。对比研究了在模拟烟气环境下,未经处理的活性炭、经浸S和H_2SO_4处理的活性炭及飞灰的汞吸附性。结果表明,同模拟烟气中只含气相汞时相比,当模拟烟气中有SO_x和NO_x存在时,汞脱除能力降低约40％;经浸H_2SO_4处理的活性炭吸附能力最大;浸S含量较低的活性炭适用于烟气中气相汞的脱除。图4表3参7     

KBr和KI改性黏土脱除模拟烟气中的单质汞

黏土是一种非常廉价的天然矿物,为了考察溴和碘改性黏土（膨润土）脱除烟气中单质汞的特性,采用浸渍法分别制备了KBr和KI改性黏土（KBr-clay和KI-clay）。在固定床吸附实验台上进行了脱除Hg⁰的实验研究,考察不同的负载量、吸附温度以及烟气中SO₂和水蒸气等对KI-clay和KBr-clay脱除单质汞的影响。研究结果表明：改性后黏土的比表面积、孔隙结构未发生显著的改变,表面官能团也没有发生本质的变化。KI-clay和KBr-clay脱汞能力大大提高,在同等实验条件下,KI-clay脱汞性能优于KBr-clay。研究表明单质汞在改性黏土表面产生了化学吸附,烟气中低浓度SO₂的存在对汞脱除有一定的促进作用,在相同的实验条件下,SO₂ 对KBr-clay促进作用更加明显,但水蒸气在低温下对脱汞具有很强的抑制作用,提高吸附温度可以消弱水蒸气的负面影响。     

多壁碳纳米管负载FeS2的制备及脱汞性能分析

采用硝酸铁与硫脲在溶剂热反应条件下制备FeS₂，利用物理浸渍法将FeS₂负载至多壁碳纳米管（MWCNTs）上，借助扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）等分析测试手段对制备样品的结构特性进行探究，通过固定床反应器研究模拟烟气氛围下吸附剂对烟气中单质汞的吸附特性。实验考察了不同FeS₂负载量、烟气初始汞浓度、床层温度以及O₂、NO和SO₂对吸附剂脱汞效率的影响。结果表明，制备出的FeS₂分散性较好，呈球状晶体，表面均匀覆盖着MWCNTs，成团簇状。当负载量为10%、反应温度为70℃时，FeS₂/MWCNTs的吸附效果最好，最高脱除效率能达到100%，60min后脱除效率仍有80.3%。TPD脱附曲线和XPS分析结果进一步表明烟气中的Hg⁰被氧化成Hg²⁺以HgS的形式附着在吸附剂表面，证实吸附剂以化学吸附为主。此外，汞脱除效率随初始汞浓度的增加而降低，汞吸附容量却随之增加，60min最高能达到5.1μg/g。酸性气体NO和SO₂的存在，占据了吸附剂表面的活性点位，不利于Hg⁰的吸附，但低浓度NO对吸附剂的整体效果影响不大，抗NO性能较好。     

SO_2活化改性石油焦吸附剂的汞吸附特性

利用SO_2气体对石化工业副产物石油焦进行活化改性以制成富硫高活性脱汞吸附剂(SAPC)。在固定床实验装置上进行SAPC吸附脱除汞的实验研究,考察吸附温度、入口Hg~0浓度、烟气成分以及热再生等因素对脱汞特性的影响规律,同时结合比表面积及孔隙度分析、元素分析和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段深入分析SAPC的汞吸附机理。结果表明,SO_2活化改性石油焦的物理和化学特性得到极大改善,羰基、酯基以及非氧化态硫是Hg~0的主要活性吸附位。吸附温度的升高会抑制对Hg~0的吸附脱除,烟气中较高的Hg~0浓度会降低汞脱除效率,但对其汞吸附速率有促进作用。SO_2对SAPC的脱汞性能影响较小,O_2易将Hg~0氧化成为更容易与含氧、含硫官能团结合的氧化态汞,从而促进对Hg~0的脱除。热再生时吸附态汞化合物受热分解的过程伴随着吸附剂表面化学活性位的损失,导致再生后汞吸附性能大幅下降。     

NH4Cl改性活性炭脱除气态Hg0的特性分析

制备了原始活性炭与NH₄Cl改性活性炭,对其进行了物化特性表征,在固定床汞吸附实验台上考察了N₂气氛下颗粒粒径、NH₄Cl溶液浓度、SO₂、CO₂等因素对活性炭脱除Hg⁰性能的影响。研究结果表明：NH₄Cl浸渍改性没有造成活性炭孔隙结构的明显变化,但使得Cl元素成功担载到活性炭表面;随着颗粒粒径增大,活性炭吸附Hg⁰的外部传质速率、内部扩散速率均降低,较小的颗粒粒径有利于活性炭脱汞;由NH₄Cl改性在活性炭表面所产生的卤素官能团（AC-Cl）能够有效地氧化烟气中的Hg⁰,增强了活性炭对于Hg⁰的氧化吸附作用;SO₂能有限地促进原始活性炭的脱汞性能,对NH₄Cl改性活性炭脱汞性能则表现出先促进后抑制并主要体现抑制作用的现象,并且抑制作用随SO₂浓度的增大而增加;CO₂由于能在活性炭表面极化,且能与氨基官能团反应生成有利于吸附汞的羰基,促进了活性炭的脱汞性能。     

烟气组分对汞吸附影响的程序升温脱附

目前燃煤烟气活性炭脱汞技术已经很成熟,但机理方面的相关研究甚少或不全面,为了探讨汞与活性炭在燃煤烟气中的反应路径,本文在固定床上对商业活性炭（FAC）和1% NH₄Br改性活性炭（NBAC）进行了汞吸附实验,分别考察了O₂、SO₂、CO₂、NO及其混合烟气组分对吸附剂汞吸附的影响,然后利用程序升温脱附（temperature programmed desorption,TPD）技术分析了烟气组分对汞吸附的影响机理。固定床测试结果表明溴化铵改性可显著增加活性炭汞吸附性能,O₂、CO₂及NO可促进NBAC对汞的吸附,其中NO最好,而SO₂抑制NBAC对汞的吸附。TPD结果表明,溴素改性促进NBAC表面负载的溴与Hg⁰结合生成HgBr₂,O₂存在促进了Hg⁰的氧化生成HgO,NO存在显著增加了Hg₂（NO₃）₂的生成。SO₂与Hg⁰对活性炭表面的官能团存在竞争吸附的关系,生成C-S,与Hg⁰反应生成HgS。CO₂对NBAC吸附Hg⁰的反应机理影响不大。     

低温等离子改性复合钙基吸附剂烟气脱硫实验研究

低温等离子技术对固体吸附剂表面具有明显的改性作用,为研究低温等离子改性对复合钙基吸附剂脱硫的影响,并开发高效的脱硫吸附剂,分别制取了不同比例的活性炭/复合钙基吸附剂(AC/CaO),并在固定床吸附实验台上进行脱硫实验,探究配比、吸附温度、O_2浓度对SO_2吸附效果的影响。在优化的实验条件下,进一步探究低温等离子改性对复合钙基吸附剂脱硫的影响。结果表明,在最佳实验条件下,复合钙基吸附剂对SO_2的单位质量吸附量达到24.89mg/g,大于纯CaO的脱硫效果;通过低温等离子处理后的复合钙基吸附剂拥有更高的SO_2脱除效率,与未改性复合钙基吸附剂相比,单位质量吸附量提高了61.7%;在SO_2和NO的竞争脱除反应中,经过低温等离子改性后,复合钙基吸附剂脱除污染物向着有利于脱除SO_2的方向发展。     

碳基吸附剂和SCR催化剂在燃煤烟气脱汞中的应用进展

介绍了吸附和催化氧化脱汞技术。其中,分别重点介绍了CeCl_2浸渍活性焦炭对单质汞具有很好的吸附效果,CeO_2修饰的Mn Ox/TiO_2催化剂能够同时脱除烟气中的Hg和NO。     

废弃煤气脱硫剂同时脱除模拟烟气中Hg~0和SO_2的实验研究

利用废弃煤气脱硫剂DZMCSC脱除模拟烟气中的Hg~0和SO_2,并揭示了其脱除机理。借助固定床评价装置对其脱硫脱汞行为进行了测试,并利用BET,XRD,FTIR等表征手段检测其脱除前后的物理化学特性的变化。结果显示:DZMCSC在120℃时能够同时脱除模拟烟气中的Hg~0和SO_2,尤其表现出对Hg~0有较强的脱除能力,汞容和穿透时间分别为1.37μg/g和600 min,硫容和穿透时间分别为0.13 g/100 g和180 min。其吸附行为起主要作用的是化学吸附,也包含物理吸附。—OH,C=O和COOH是Hg~0和SO_2共同的吸附官能团。Zn O,Mn O2和Zn S的存在可以显著提高DZMCSC对Hg~0的脱除能力。     

铜铁基改性活性炭对烟气中二价汞的吸附

随着工业的发展,环境问题日趋严重,而二价汞污染作为环境问题之一受到越来越多的关注。本文采用过体积浸渍法制备了铜基和铁基[CuCl₂,FeCl₃,Cu （NO₃）₂]改性的活性炭,考察了不同浓度以及煅烧温度制备的改性活性炭对模拟烟气中二价汞（HgCl₂）脱除性能的影响。通过吸附穿透实验的对比研究得出,无论是铜基或铁基改性的活性炭都对含氯化汞烟气有很好的吸附效果,并且300℃焙烧的0.01mol/L的氯化铜改性活性炭是深度脱除含氯化汞烟气效果最好的改性活性炭,其吸附量达到了4.55mg/g。在此基础上,进一步利用了XRD、BET、XPS常用表征手段研究了改性前后活性炭的物理化学特性,证明了铜基、铁基改性活性炭吸附氯化汞都是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,并给出了相应的解释,以期为后续的科学研究提供一定的思路。     

活性炭负载丁二酸用于捕获烟气中的元素汞

为提高活性炭(AC)对燃煤烟气中元素汞(Hg0)的捕获能力设计了一种新颖高效的AC改性方法:丁二酸(SA)浸渍法。在实验室模拟烟气条件下对处理后的活性炭(SA/AC)进行了汞捕获活性评价,并考察了温度、制备条件、空速对其活性的影响,找出了最佳的制备条件和汞捕获实验条件。结果表明SA/AC汞捕获能力远高于初始AC,110℃下5%SA/AC的活性最高。     

磁性Fe_3O_4-Ag复合纳米颗粒吸附剂脱汞性能实验研究

目前Fe_3O_4纳米颗粒由于其优秀的物理、化学性能及特有的磁性能,在吸附剂领域有着很好的应用前景。为此,使用共沉淀法制备Fe_3O_4纳米颗粒,以3-氨丙基三乙氧硅烷(APTES)为修饰剂,根据甲酸钠与乙酸银的特异性反应,制备出磁性Fe_3O_4-Ag复合纳米颗粒吸附剂。通过固定床吸附实验考察吸附剂对模拟烟气中汞的脱除能力,讨论其对汞的脱除机理。研究结果表明:磁性Fe_3O_4-Ag复合纳米颗粒吸附剂可脱除90%以上模拟烟气中的汞,且具有很好的抗酸性气体性能。包裹Ag提高了纳米颗粒的稳定性,提高了纳米颗粒的比表面积和总孔容积,且Ag可以与元素汞发生汞齐反应。温度的提高会抑制吸附剂对汞的吸附及汞齐反应的进行,降低吸附剂的脱汞能力。吸附剂对汞的脱除机理为物理吸附为主,且高温下被吸附的汞会从吸附剂中脱附。吸附剂还具有很好的再生性能,重复脱附吸附多次后仍保持很好的脱汞能力。     

Cu、Ag改性活性炭常温脱除低浓度羰基硫性能

采用等体积浸渍法,以硝酸处理后的活性炭(AC-HN)为载体,Ag NO3和Cu(NO3)2为原料制备了Cu/ACHN和Ag/AC-HN吸附剂。研究了浸渍液、焙烧温度、焙烧时间和负载量对吸附剂常温脱除低浓度羰基硫(COS)性能影响,并通过N2物理吸附、FE-SEM、TG-DTG、XRD、FTIR对吸附剂进行了表征。动态吸附结果表明,改性后的吸附剂吸附COS的能力提升。Ag+在AC表面被还原成Ag0。Cu/AC-HN活性组分以Cu2O存在,表现出更佳的吸附能力。Cu(NO3)2改性后,吸附剂比表面积降低,AC原有官能团没有发生变化。焙烧温度对Cu/AC-HN活性组分物相有较大影响。焙烧温度升高,Cu(NO3)2逐渐分解成CuO,CuO被AC还原成Cu2O,350℃时Cu2O的量达到最高。进一步提高温度,Cu2O被还原成Cu0,Cu2O量降低。AC对COS的吸附量为7.5 mg/g。当焙烧温度350℃、焙烧时间1.5 h、铜负载量5%时,Cu/AC-HN吸附COS的效果最好,吸附量达到14.8 mg/g。     

煤转化过程中汞的释放及其脱除

概述了燃煤烟气中汞的形态分布,重点介绍了吸附法、设备除汞法和化学氧化法等燃煤烟气中汞脱除技术;同时,对煤热解、气化过程中汞的释放量进行了分析。通过分析可知:活性炭吸附法是目前最为成熟的一种脱汞方法,包括活性炭法、改性活性炭法和活性炭纤维法等;在煤热转化过程中,产生的H_2S气体对氧化铁吸附剂的脱汞效率起着非常重要的作用。煤热解、气化过程中,将汞排放控制技术与硫化物的脱除技术相结合的脱汞方法,具有更好的应用前景。     

超声雾化过硫酸钠联合氢氧化钙吸收脱硫脱硝

使用超声雾化/紫外光/热量协同活化过硫酸钠(Na_2S_2O_8)溶液,联合Ca(OH)_2吸收作用,脱除烟气中的SO_2和NO,获得了较高的脱除效率。实验研究了影响烟气中SO_2和NO脱除的主要因素,并且对实验过程中的主要活性物质以及反应机理进行了分析。使用超声波雾化器产生的液滴d_(50)值为7.2μm,粒径小于10μm液滴占总数的72%。超声雾化可以加速Na_2S_2O_8溶液在受紫外光/热量协同活化时分解产生SO_4~-·和·OH等自由基,提高污染物的脱除效率。Na_2S_2O_8浓度、UV功率的升高会促进烟气中NO和SO_2的脱除;烟气流量、溶液pH值等参数的升高不利于NO和SO_2的脱除;烟气温度变化对NO的脱除具有双重影响。在最佳的条件下,NO和SO_2的脱除效率分别为97.5%,86.3%。同时确定了该实验体系下脱硫脱硝过程中的主要活性物质为SO_4~-·和·OH。