载硫活性炭脱汞性能及其反应机理研究

以市售商业载硫活性炭为研究对象,在固定床实验台上进行汞吸附实验,分析吸附温度、入口汞浓度对其脱汞性能的影响,通过表征方法对失活前后吸附剂的物理化学性质进行对比,采用程序升温热脱附实验得到样品中吸附的汞形态,并探究其脱汞机理。结果表明：实验样品的适宜脱汞温度为70 ℃,脱汞效率随着汞浓度的升高而降低;活性炭样品失活后比表面积下降,表面含氧官能团减少,非氧化态硫含量降低,其汞吸附形态以HgS、HgO为主;载硫活性炭样品对汞的吸附脱除主要依靠含氧官能团和含硫官能团的化学吸附作用。     

化学改性对膨润土吸附气态汞的影响

为了获得消耗量小、性能高效的烯煤烟气脱汞吸附剂,采用活性MnO2浸渍和FeCl3浸渍对膨润土进行了改性,制得两种改性膨润土吸附剂.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,发现活性MnO2浸渍膨润土和原膨润土吸附剂相比,它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.改性后的膨润土吸附能力大大提高的原因在于,改性膨润土在吸附过程中,除了物理吸附,还发生了化学吸附.     

燃煤飞灰吸附气态汞影响因素的试验研究

利用汞渗透管产生的汞蒸气和基本气体成分,在小型固定床试验台上研究了飞灰用量、吸附温度、汞进气浓度及飞灰颗粒大小等因素对燃煤飞灰吸附气态汞的影响.研究表明:在40~120℃内,飞灰对汞的吸附主要是物理吸附,飞灰对汞的吸附效率随着温度的上升而下降;随着汞入口浓度的增大,飞灰的汞吸附效率先降低再升高,飞灰的汞相对吸附量增加;飞灰粒径在50~74μm时可能达到最佳的汞吸附效果.较高的飞灰量、较低的汞进气浓度和吸附温度,以及合适的粒径范围均有利于飞灰对汞的吸附.     

锰铈改性铁基生物焦单质汞吸附特性研究

通过结合溶胶凝胶法和共沉淀法在铁基改性生物焦的基础上,引入金属锰(Mn)、铈(Ce)制得双金属改性铁基生物焦,并考察改性后生物焦的汞吸附性能.研究了改性生物焦的孔隙结构、元素价态及表面官能团,探究其改性吸附机理,并结合Arrhenius方程获得了改性生物焦的表观活化能.结果 表明:5 ％Ce1％Mn-FeBC样品的汞吸附性能最佳,3h累积汞吸附量达11926 ng/g;Ce不仅直接参与汞吸附反应,还以提供晶格氧的方式与其他金属协同吸附单质汞;改性后生物焦含氧官能团丰富,汞吸附能力显著提高;汞在生物焦表面吸附控速步骤是化学吸附.     

海水改性分子筛吸附剂脱除燃煤烟气中Hg0的实验研究

由于在吸附剂中引入卤族元素可以极大地促进其对燃煤烟气中Hg~0的脱除,考虑到海水中含有丰富的氯元素,因此采用海水改性来提高吸附剂脱除Hg~0的效率。在氧气体积分数为6%的氮氧(94%N_2+6%O_2)基本气氛下进行了改性吸附剂脱除Hg~0的活性测试。研究表明:经海水改性后提高了吸附剂的脱汞效率且改性吸附剂对Hg~0主要以化学吸附的方式脱除;改性吸附剂的最高脱汞效率达到90%,相比于Na(13X)分子筛原样的脱汞效率提升了约40%,表明通过海水改性来提高吸附剂脱汞效率是可行的。     

浸渍改性活性炭对正丁烷吸附性能的研究

借助SEM,FT-IR,Bohem滴定,氮气吸附对改性后的活性炭进了分析,研究了KOH溶液、NaHCO3溶液、HNO3溶液浸渍改性活性炭机理。对3种浸渍改性剂改性效果进行了比较,结果表明KOH溶液、NaHCO3溶液的改性效果要优于HNO3溶液的改性效果;而NaHCO3溶液的浸渍改性作用比KOH溶液更明显些。浸渍过程中会改变活性炭表面和孔结构,出现了凹凸不平、裂痕、团聚现象,使比表面积发生改变;浸渍作用会引起孔隙扩大、孔道坍塌、孔径堵塞等现象,使得孔容积发生变化,进而影响了活性炭的吸附性能。另外,浸渍改性过程会影响活性炭表面的官能团,进而影响其吸附性能:总碱度越大,丁烷吸附性能越小;活性炭表面的羧基越少、内酯基越少,酚羟基浓度越多,对丁烷的吸附量也越大。     

燃煤烟气脱汞吸附剂综述

概述了我国燃煤烟气中脱汞吸附剂的研究现状,综述了活性炭、改性活性炭、飞灰、钙基吸附剂、矿物类吸附剂、金属类吸附剂,以及一些新型吸附剂对汞的脱除效果。指出活性炭对汞的脱除效率高,但成本也高;飞灰吸附剂脱汞的成本虽然低但脱除效率也低。文中还介绍了其它新型吸附剂的发展,指出寻找廉价高效吸附剂的必要性及开发烟气中污染物的联合脱除吸附剂的研究方向。     

模拟煤气中氧化铁吸附单质汞的影响因素

在固定床吸附机理研究实验台上,利用汞在线分析仪研究了超声波辅助沉淀法制备的氧化铁吸附剂在N2和模拟煤气气氛下对单质汞的吸附作用,分析煤气中气体成分对氧化铁吸附剂脱汞性能的影响.实验结果表明:氧化铁吸附剂在纯N2气氛下的脱汞效率较低;H2S可以促进氧化铁吸附剂对汞的吸附脱除,脱汞效率能够长时间维持在90%以上;在吸附床温度为150℃条件下,模拟煤气中的还原性气体CO和H2对氧化铁吸附剂的脱汞性能影响不大;模拟煤气中水蒸气抑制了氧化铁吸附剂对单质汞的吸附脱除;随着吸附床温度的升高,氧化铁吸附剂的脱汞效率先增高,而后逐渐降低.     

快速热解条件下生物焦的微观特性及其单质汞吸附性能研究

利用滴管炉对快速热解方式下制备所得生物焦进行了研究,并通过氮气吸附脱附仪和傅里叶变换红外光谱仪研究了生物焦的热解特性及微观特性,结合吸附动力学过程,进一步探究了生物焦对单质汞的吸附特性及机理。结果表明:生物焦对单质汞的吸附既取决于其孔隙结构又与表面化学性质有关,由于生物质在沉降过程中因范德华力及液桥力的作用发生颗粒团聚现象,随热解温度的升高,所形成生物焦的单质汞吸附能力增强,BET比表面积增大,而表面官能团含量却下降;较低热解温区所制备的生物焦单质汞吸附过程中,化学吸附占主导地位,随热解温度的升高,化学吸附作用逐渐减弱,物理吸附是主要控速步骤。     

不同热解升温速率下制备所得生物焦的汞吸附性能

在管式炉中不同热解升温速率下制备了核桃壳生物焦,借助固定床反应器表征了生物焦的汞吸附性能,利用N2吸附/脱附装置和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析仪分析了生物焦的孔隙结构及表面官能团,获得了生物焦对汞的吸附机理.结果表明:在相同吸附时间内,随着定温制备条件中热解温度和变温制备条件中热解终温的升高,生物焦对汞的吸附能...     

Adsorption of Co(II) and Hg(II) from Water and Wastewater onto Modified Lignin

Abstract

In this study, adsorptions of heavy metal ions Co(II) and Hg(II) onto modified lignin from Ailanthus altissima woods by alkali glycerol delignification are presented. The Langmuir isotherm model is only applicable to batch adsorber systems where sufficient time is provided to allow equilibrium between toxic metal ion in solution and the toxic metal ion adsorbed on the media to occur. The maximum adsorption capacities are 7.1–7.7 and 4.4–5.3 mg per g of the modified lignin for), Co(II) and Hg(II), respectively. The adsorption of the heavy metal ions increases with pH.     

飞灰未燃尽碳吸附(HgS)n及(HgO)n的量化分析

为研究飞灰中未燃尽碳对(HgS)_n及(HgO)_n(n=1~4)的吸附机理,构建了三碳环石墨烯结构作为未燃尽碳分子表面模型,应用密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平上进行结构优化,在PWPB95/def 2-Tzvp水平上计算了体系的单点能。研究表明:HgS及HgO团簇在未燃尽碳表面的吸附形式为化学吸附,吸附能为-646.546~-105.116 k J/mol;HgS及HgO团簇以解离和非解离形式吸附于未燃尽碳表面,更倾向于稳定的解离吸附;相同情况下HgO团簇的吸附稳定性高于Hg S团簇;团簇数量的增加对吸附能几乎无影响,当吸附位点增多时,吸附能绝对值显著增加,吸附稳定性提高。     

硫元素对烟气中汞的形态和分布的影响

采用化学热力平衡分析方法研究了在煤燃烧和气化过程中产生的烟气里痕量元素汞的形态及分布。在0．1MPa下，400—2000K温度范围里，研究了汞—煤系统、汞—煤—硫系统和汞—煤领—氯系统中汞在还原性气氛和氧化性气氛的烟气中的化学形态和分布，着重探讨了煤中的硫元素对汞在烟气中的形态和分布的影响。化学热力平衡分析结果表明，在煤燃烧和气化的最高温度区域里，单质汞是汞的主要形式；在气化的还原性气氛烟气中，汞的主要形式是单质汞，在氧化性气氛的燃煤烟气中，随着烟气温度的降低，单质汞将发生化学反应而生成二价汞的化合物；硫元素的存在可以促进汞元素以固相硫酸汞(HgSO4)的形式沉积，但烟气中高硫含量会抑制汞元素蒸气的氧化以及氮化汞的形成。     

A density functional theory study of the adsorption of Hg and HgCl2 on a CaO(001) surface

The adsorption of mercury and mercury chloride on a CaO(001) surface was investigated by the density functional theory (DFT) by using Ca₉O₉ cluster embedded in an electrostatic field represented by 178 point charges at the crystal CaO lattice positions. For the mercury molecular axis normal to the surface, the mercury can only coordinate to the O²⁻ anion and has a very weak binding energy of 19.649 kJ/mol. When the mercury chloride molecular axis is vertical to the surface, the Cl atom coordinates to the Ca²⁻ cation and has a binding energy of 23.699 kJ/mol. When the mercury chloride molecular axis is parallel to the surface, the Hg atom coordinates to the O²⁻ anion and has a binding energy of 87.829 kJ/mol, which means that the parallel geometry is more stable than the vertical one. The present calculations show that CaO injection could substantially reduce gaseous mercury chloride, but have no apparent effect on the mercury, which is compatible with the available experimental results. This research will provide valuable information for optimizing and selecting a sorbent for the trace element in flue gas. Translated from Proceeding of the CSEE, 2005, 25(13): 101–104 [译自: 中国电机工程学报]     

烟气汞形态分布及其受氯化物添加剂影响的研究

在自行设计的一维煤粉燃烧试验台上,研究了烟气汞形态的分布特征,并分析了NaCl作为添加剂与煤混烧对汞形态分布的影响.结果表明:在试验煤种烟气中,气态汞是烟气汞最主要的排放形式,二价汞是气态汞的主要形式,飞灰中的汞含量比底渣中的汞舍量高;NaCl的添加使气态二价汞和单质汞占总汞的百分比都有不同程度的下降,而颗粒态汞的比例相应增加,但随着NaCl添加量的增加,颗粒态汞的增加量逐渐趋于平缓,单质汞的减少量也相应降低,趋势趋于平缓.     

氧化钙添加剂对烟气中汞分布的影响

在一个大气压下,273．15～l273．15K温度范围里,采用化学热力平衡分析方法研究了煤燃烧过程中CaO和HCl对痕量元素汞的形态及分布的影响。化学热力平衡分析结果表明,在煤燃烧的最高温度区域里,单质汞是汞的主要形式。随着在烟气中温度的降低,单质汞将发生化学反应而生成二价汞的化合物,其中主要是HgCl2(g);预测结果还表明氯元素的增加可以增强汞元素的蒸发、排放,而CaO(s)对汞元素在烟气中的行为特性的影响不大。尽管化学热力平衡分析结果与实验结果之间存在较大差异,但是通过与实验结果的比较,仍可以推断CaO(s)主要是通过减少灰粒表面积或改变飞灰矿物学和形态学特性影响烟气中汞元素分布特性。     

煤裂解或燃烧条件下汞的析出规律研究

进行了加热时间、反应条件、煤种等因素影响煤中汞析出规律的试验研究。首先对煤样裂解或燃烧产物中残留汞进行分析，发现煤中汞在燃烧条件下能很快析出，而在裂解时则析出相对缓慢。其次利用管式炉系统，在还原性气氛（载气为氮气）或氧化性气氛（载气为氮、氧体积比为4：1的混合气体）下进行煤样裂解或燃烧后汞的析出及形态迁移转化试验。研究认为，煤在裂解或燃烧后，汞主工以气态方式进入烟气，烟气中的汞主要以二价汞（Hg^2 ）和零价汞（Hg^0）形式存在，且汞的形态分布与反应条件和煤种有关。随加热温度升高，烟气中的二价汞含量升高，零价汞含量降低；裂解与燃烧相比，燃烧时零价汞被氧化的程度更高。     

燃煤烟气脱汞吸附剂研究进展

概述了目前当今世界燃煤烟气中脱汞吸附剂的研究现状,介绍了碳基吸附剂、钙基吸附剂、石油焦、飞灰,以及一些新型吸附剂对汞的脱除效果。指出活性炭对汞的脱除效率高,但成本也高;飞灰吸附剂对汞脱除的成本低,但脱除效率也低。用于燃煤电厂汞吸附的吸附剂研究处于实验室研究阶段,因此开发价廉和高效脱汞吸附剂和吸附剂的再生等是吸附剂发展过程中的一个重要研究课题。     

吸附剂的汞吸附特性实验

汞污染排放控制技术是目前燃煤电站污染物控制的研究热点,以活性碳为代表的吸附剂喷射吸附方法是目前最有前途的主动式汞排放控制技术.文中建立了实验室规模的固态吸附剂对汞吸附效能的测定系统,该系统包括特定浓度汞源气体发生器、固定床反应器、原子荧光光谱气体在线连续汞分析仪和相关的吸附剂处理、制备装置.对8种不同的吸附剂材料在反应器进出口的汞浓度变化进行了实时测量,从而获得了吸附剂的汞穿透时间和总吸附能力与吸附剂种类、表面性态、反应温度等条件的关系.