活性焦脱汞实验研究

针对吸附剂对气态汞吸附效果的影响,比较了不同活性焦吸附剂对气态汞的吸附性能,对同种活性焦吸附剂不同吸附方式进行脱汞实验研究,分析了活性焦脱汞效率随时间的变化趋势;粒径和接触面积对吸附剂脱汞性能的影响。结果表明：样本活性焦最大吸附率出现在最开始,且随着吸附时间的增加,活性焦的吸附率逐渐减小,直到吸附量接近饱和,2种活性焦的饱和汞吸附量分别达到了1.137μg/g和0.792μg/g;随着活性焦质量的增加,最大吸附率及吸附饱和时间也随之增加;改变吸附方式可将最大吸附率由原来的20%左右提高至近40%,即增加吸附剂与汞的质量比可提高吸附剂的最大吸附率,增加吸附剂与含汞气体的接触面积可更好地提高吸附剂的脱汞效率。     

改性褐煤活性焦对模拟烟气中汞的脱除研究

为降低烟气脱汞成本,提高活性焦脱汞性能,以内蒙古锡林浩特褐煤为原料制备活性焦并进行化学改性,分析载硫、Na2S溶液和Zn Cl2溶液浸渍等改性方法对活性焦结构及性能的影响,研究改性方法、吸附温度、负载量和汞渗透量对活性焦脱汞性能的影响。结果表明,活性焦改性后,比表面积和孔容积有所降低,载Na2S、硫、Zn Cl2活性焦对汞的吸附量比原始活性焦分别提高了60%、113%和140%;吸附温度升高,化学反应变快,活性焦的初始脱汞效率由75.8%提高至95%以上,但穿透时间并不呈比例增加;当Zn Cl2负载量由5%提高至15%后,50%穿透率对应时间由75 min延长至120 min,活性焦对汞的吸附值由10.1μg/g增至17.5μg/g。随着汞渗透量的增加,活性焦脱汞效率有所提高,50%穿透率的对应时间由110 min缩短至95 min,最终总吸附值仅由14.4μg/g增至16.2μg/g。     

褐煤基活性焦的溶解特性实验研究

分析了实验用褐煤基活性焦灰分的主要组成,考察了活性焦溶于除盐水后,水焦比及停留时间对溶液的pH、电导率、硬度及阴阳离子浓度的影响规律,并对活性焦溶于气化废水的溶解特性进行了定性分析。结果表明,实验用活性焦的空干基灰分含量约26%,其中氧化硅、氧化钙和氧化铝的含量较高;除盐水投加活性焦后,溶液的pH、电导率、硬度及离子含量均增大,溶液中钙离子和硫酸根离子的溶出浓度较大,在水焦比为30∶1,停留时间为8.0 h时,Ca2+、SO42-浓度分别为194.41,210.5 mg/L;在停留时间2.0⁸.0 h,上述各水质参数随停留时间的变化趋势不明显。     

中国活性焦烟气净化研究分析

根据973项目研究成果,结合文献资料,对中国活性焦用于烟气脱硫、脱硝和脱汞、以及联合脱除的研究现状,活性焦烟气净化工业应用情况进行了综述和分析,并提出了今后研发应用几点建议。     

不同烟气组分对粉状活性焦吸附汞的影响机理

在模拟燃煤热烟气为热源和介质条件下，以准东褐煤为原料，通过一维沉降炉进行炭化活化（一步法）制备粉状活性焦，考察了活性焦对Hg⁰的吸附能力，探索了SO₂、H₂O、O₂、CO₂、H₂O+O₂、SO₂+O₂及H₂O+SO₂+O₂气氛对活性焦吸附Hg⁰的影响机理。结果表明：一步法获得的活性焦对Hg⁰具有较高的吸附性能。N₂气氛作对比，H₂O、H₂O+O₂、CO₂和SO₂气氛下抑制活性焦对Hg⁰的吸附；O₂、SO₂+O₂和H₂O+SO₂+O₂促进活性焦对Hg⁰的吸附。通过Hg 4f的XPS分析证明了不同气氛组成对活性焦吸附Hg⁰的抑制和促进机理。H₂O覆盖在活性焦活性位上和堵塞孔隙而抑制活性焦对Hg⁰的吸附；SO₂与Hg⁰在活性焦上发生竞争吸附而抑制对Hg⁰的吸附；CO₂ 吸附在活性焦微孔上而抑制对Hg⁰的吸附；O₂气氛下主要形成了HgO, SO₂+O₂气氛下Hg⁰被氧化成HgSO₃，进一步氧化成HgSO₄； H₂O+SO₂+O₂气氛下，Hg⁰被氧化成HgO和HgSO₄。     

煤基吸附剂脱除燃煤电厂烟气中汞的研究进展

燃煤电厂产生的烟气是汞排放的主要来源之一。概述了目前电厂烟气中汞污染情况和主要脱汞方法,介绍了煤基吸附剂在汞污染控制中的应用。煤基吸附剂应用于烟气脱汞时其吸附活性与多种因素有关,总结了烟气中SO2,CO2,CO,HCl等成分对活性炭吸附剂脱汞性能的影响,讨论了不同吸附温度和炭汞比例下活性炭的吸附效率,分析了不同改性方法对活性炭脱汞效率的影响机理。针对活性炭脱汞成本较高的问题,介绍了飞灰吸附剂的脱汞性能及吸附温度和入口汞含量对其的影响。此外,褐煤活性焦成本低廉,具有丰富的比表面积和孔径结构,化学活性高,吸附性能好,是一种很有前景的电厂烟气脱汞用吸附剂。     

活性焦汞吸附特性及动力学机理分析

通过固态吸附剂汞吸附效能测定系统进行了太西活性焦吸附单质汞的实验,考察单质汞Hg⁰入口浓度和温度对太西活性焦脱汞性能的影响并探讨了吸附机理。结果表明:在CO₂/N₂/O₂/NO/Hg⁰体系中,不同Hg⁰入口浓度获得的汞脱除效率曲线相似,脱除效率随Hg⁰入口浓度增大而增加;变入口浓度工况下,汞的吸附全过程遵循准二级动力学反应模型,该吸附过程以化学吸附为主;在反应温度从403 K升高到423 K的过程中,系统发生了化学吸附或者化学反应,423 K可作为活性焦的最佳除汞温度;Bangham方程可对变温工况下活性焦脱除单质汞的吸附过程进行准确描述,并获得不同温度下活性焦脱汞的吸附速率常数存在k_423K>k_463K>k_403K的关系。     

低温等离子体改性烟草焦脱除烟气中汞的实验研究

以废次烟草为原料,用盐酸溶液对800℃焦进行酸洗,然后采用低温等离子体对酸洗后的焦进行改性,研究低温等离子体改性时间对焦孔隙结构和表面化学特性的影响,以及对烟气中Hg⁰的脱除影响特性。利用氮气吸附/脱附、FTIR等方法对烟草焦改性前后的微观理化特性进行表征,在固定床上测试改性焦的脱汞率。结果表明：低温等离子体改性使烟草焦表面的孔隙结构减少,使有利于脱汞的酸性含氧官能团COOH和C=O的活性位含量随改性时间延长先增加后减小,改性作用使焦表面活性位的密度随改性时间逐渐增加。烟草焦改性后对汞的脱除率显著增加,且随改性时间的增加先增加后减小,改性5 min焦脱汞量最大,在2 h内为126.4μg/g。改性焦表面孔径偏大的微孔和中孔通道内的含氧官能团活性位对脱汞起到主要作用,而极微孔仅在吸附初期起作用,并被快速堵塞。     

用于烟气脱硫的活性焦的改性研究

采用加入金属氧化物的方法对褐煤活性焦进行改性，重点研究MnO2的加入对活性焦脱硫性能及再生性能的影响，对活性焦改性前后的性能进行了对比实验。结果表明，MnO2、Fe2O3、Cr2O3作改性剂时，对碘的吸附率以MnO2最好，用MnO2改性可以延长吸附时间，当其质量分数在10％－15％范围内效果最好，在60－120℃脱硫效率最高。     

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%。     

SO2活化改性石油焦吸附剂的汞吸附特性

利用SO₂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Hg⁰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,SO₂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Hg⁰的主要活性吸附位。吸附温度的升高会抑制对Hg⁰的吸附脱除,烟气中较高的Hg⁰浓度会降低汞脱除效率,但对其汞吸附速率有促进作用。SO₂对SAPC的脱汞性能影响较小,O₂易将Hg⁰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Hg⁰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。     

移动床活性焦烟气净化工艺中废活性焦的形成与特征分析

移动床活性焦低温干法烟气多污染物脱除技术在钢铁烧结烟气脱硫脱硝工艺中具有良好的适用性,但烟气净化过程中活性焦的损耗成为制约该技术推广应用的关键因素之一。以宝钢烧结烟气脱硫脱硝工艺中所产生的废活性焦为研究对象,通过考察其比表面积、孔容结构、灰分中重金属及碱金属含量、表面官能团特征及脱硫脱硝性能,探究烟气净化过程中活性焦组成、结构及表面性质的变化。结果表明,与新鲜活性焦相比,废活性焦粒度集中分布在0.2?5 mm,其表面的氮、氧、硫元素及过渡金属氧化物含量显著增加,比表面积由191.0 m2/g增加至499.0 m2/g,使废活性焦颗粒在150℃下脱硝率由20%提升到70%,120℃下穿透硫容由0.27 mg SO2/g提升至11.08 mg SO2/g,显示了良好的再利用潜力。     

活性炭表面模拟烟气与元素汞间均/异相氧化反应特性

通过固定床吸附实验,在130℃温度下模拟研究燃煤烟气组分在椰壳活性炭(CS-AC)表面吸附气态元素汞(Hg⁰)过程中的作用与影响,揭示模拟烟气组分、Hg⁰以及活性炭表面三者间的均相、异相氧化反应特性。实验研究了CS-AC在N₂和模拟烟气气氛下对Hg⁰的吸附,模拟烟气组分与Hg⁰间的均相氧化反应,以及吸附模拟烟气组分后CS-AC在N₂气氛下对Hg⁰的吸附。研究表明在N₂气氛下CS-AC对Hg⁰不具备物理吸附的能力,而在模拟烟气组分下CS-AC对Hg⁰具有较强的吸附能力,初始吸附效率达80%。仅在模拟烟气均相反应作用下,大约只有14%的Hg⁰被氧化为Hg²⁺。经过预先跟常规模拟烟气吸附反应,CS-AC表面具备一定氧化性化学元素基团（如NO_x）后,能够在N₂气氛下对Hg⁰进行化学吸附,初始吸附效率达67%左右。可以认为模拟烟气和Hg⁰两者间的均相作用不是促进CS-AC在模拟烟气组分下对Hg⁰具有较强的吸附能力的主因。活性炭吸附Hg⁰的过程中,活性炭表面在烟气组分氧化Hg⁰的过程中起到了积极的促进作用。无论在N₂气氛下,还是在模拟烟气下,CS-AC吸附Hg⁰是气氛中氧化性组分、Hg⁰和活性炭表面三者间的异相化学氧化吸附反应过程。     

活性焦脱硫特性及检测方法研究

为评价活性焦脱硫特性,选取现有活性焦,在微分反应装置上考察烟气组分对吸附硫容的影响及SO2浓度对吸附量、吸附速度的影响。试验结果表明:烟气组分中SO2、氧、水蒸汽体积分数增加有利于提高活性焦吸附硫容,而随床层温度的升高,活性焦吸附硫容降低。活性焦吸附符合Bangham吸附速率模型,采用较高SO2体积分数的模拟试验气体,吸附速度衰减很快,将商用大颗粒活性焦破碎至2~3 mm,在SO2为10000×10-6的模拟试验气体工况的条件下吸附,吸附4 h后,其吸附硫容增量小于5%,可将其4 h吸附SO2量作为活性焦的吸附硫容。     

可资源化活性焦烟气脱硫技术简介

介绍活性焦脱硫剂和可资源化活性焦烟气脱硫技术的原理、特点及技术经济指标.活性焦以吸附催化氧化的方式而不是简单的物理吸附方式吸附SO2,使SO2与烟气中的水、氧气发生化学反应生成吸附态硫酸.吸附饱和后的活性焦被间接加热到一定温度,让吸附在表面的硫酸与活性焦中的碳发生还原反应,释放出φ(SO2)约20%的气体.活性焦恢复活性后循环使用,富含SO2的气体可用于生产硫酸等化学品.此工艺脱硫效率高达95%以上,不消耗水,不形成二次污染.