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。     

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。     

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。     

新型改性吸附剂制备、表征及脱除单质汞的实验研究

采用KBr和KI对高岭土、沸石、膨润土和壳聚糖进行改性,利用VM3000在线测汞仪作为检测手段,在固定床台架上进行脱Hg⁰实验。采用N2吸附/脱附、X射线荧光探针(XRF)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等分析仪对吸附剂进行表征。分析发现改性后吸附剂的孔隙和比表面积降低;碘离子进入了膨润土的内部,碘、硫酸和壳聚糖中的氨基发生了化学反应。脱汞实验表明,与高岭土和沸石相比,膨润土因其独特结构而具有良好的脱汞效果。适量硫酸的加入可以极大地提高壳聚糖类吸附剂的脱汞效率;与溴改性吸附剂相比,碘改性吸附剂更能够大大提高吸附剂的脱汞效率;适当提高吸附温度可以提高其脱汞效率;因改性膨润土和壳聚糖不同的物理化学特性,水蒸气的加入使得它们的脱汞效率出现相反的趋势。     

温度和氧含量对NH4Br改性稻壳焦汞氧化吸附特性的影响

采用10 g·L^-1 NH₄Br溶液对原始稻壳焦进行浸渍改性制备了脱汞吸附剂。利用比表面积及孔隙度分析仪、扫描电子显微镜/X射线能谱分析仪对改性前后稻壳焦吸附剂物理化学性质进行表征。在固定床汞吸附实验台上对吸附剂床层出口元素汞(Hg⁰)和二价汞(Hg²⁺)进行同步检测,研究了不同温度下N₂气氛和N₂+6.4 %(体积)O₂气氛中改性稻壳焦的汞氧化吸附特性。50℃下N₂气氛、N₂+6.4%(体积)O₂气氛以及150℃下N₂气氛中固定床出口均未明显检测到Hg²⁺,50℃和150℃时脱汞率均可达90%。温度为150℃时,在N₂+6.4%(体积)O₂气氛中吸附剂的总汞(Hg^T)脱除效率为98.2%,其中82.2%的Hg⁰被吸附脱除,其余则被O₂非均相氧化为Hg²⁺而氧化脱除。通过对程序升温管式炉出口Hg^T进行检测研究了吸附剂表面吸附态汞的脱附特性。汞脱附峰值温度300℃表明吸附态汞可能以Hg-Br化合物的形式赋存于改性稻壳焦表面,220~350℃的脱附温度说明吸附态汞有较高的热稳定性。100.14%~118.62%的汞平衡率验证了实验结果的准确性。     

共沉淀法制备PdFe/Al_2O_3脱汞吸附剂

基于贵金属Pd具有较好的中温煤气脱汞活性以及Fe_2O_3具有良好的同时脱除中低温煤气中单质汞和硫化氢的能力,以(NH_4)_2CO_3为沉淀剂在不同条件下用共沉淀法制备了一系列PdFe/Al_2O_3吸附剂。在200℃模拟煤气(N_2-CO-H_2-H_2S-Hg)气氛的固定床反应器中进行了吸附剂单质汞脱除实验。研究了沉淀体系pH值和焙烧温度对吸附剂物化特性以及脱汞性能的影响,并探究了吸附剂的脱汞机理。对吸附剂进行N_2吸附、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和X射线光电子能谱(XPS)等表征分析。结果表明,沉淀体系pH值和焙烧温度通过影响吸附剂物理结构和吸附剂上活性组分Pd的表面含量,进而影响吸附剂的脱汞性能,在pH值为8,焙烧温度为700℃条件下,制备的吸附剂具有较高的脱汞活性。     

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。     

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。     

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。     

溴改性金属有机骨架的合成及其对单质汞吸附

采用溶剂热法制备了溴改性的金属有机骨架(metal organic framework,MOF),通过模拟烟气动态吸附方法对材料单质汞(Hg⁰)吸附性能进行研究。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、综合吸附仪对晶体结构、形貌和组分进行表征。结果表明改性后晶体结构不变,比表面积、孔容下降,溴以共价键固定在材料中。改性前和改性后材料对Hg⁰的吸附效率都有随温度升高而增加趋势。模拟烟气反应床吸附实验证明240℃条件下,溴改性MOF10h内吸附效率高于95%,同等实验条件下,非改性MOF以及传统活性炭吸附剂吸附汞5h后效率低于75%。     

溴改性金属有机骨架的合成及其对单质汞吸附

采用溶剂热法制备了溴改性的金属有机骨架(metal organic framework,MOF),通过模拟烟气动态吸附方法对材料单质汞(Hg0)吸附性能进行研究。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、综合吸附仪对晶体结构、形貌和组分进行表征。结果表明改性后晶体结构不变,比表面积、孔容下降,溴以共价键固定在材料中。改性前和改性后材料对Hg0的吸附效率都有随温度升高而增加趋势。模拟烟气反应床吸附实验证明240℃条件下,溴改性MOF 10 h内吸附效率高于95%,同等实验条件下,非改性MOF以及传统活性炭吸附剂吸附汞5 h后效率低于75%。     

SO2改性高硫石油焦脱汞实验研究

以SO₂为活性气体对3种不同的原始高硫石油焦进行活化形成高硫石油焦样品。采用比表面积及孔隙度分析仪、X射线光电子能谱分析和元素分析等仪器和方法研究样品的物理化学性质,在固定床实验装置上对样品的脱汞能力进行实验研究。结果表明,用SO₂气体改性石油焦的过程是一个有效的载硫过程;经过SO₂改性后的高硫石油焦表面负载有大量有机硫（噻吩）,具有较强的脱汞能力;高硫石油焦表面的含硫量和硫形态对其吸附脱汞能力有很大影响,高硫石油焦表面的微孔结构和微观形貌也在一定程度上影响其脱汞能力;在一定温度范围内随着吸附温度的降低,改性高硫石油焦的Hg⁰穿透率呈下降趋势,即汞脱除性能不断增强。     

0.3MW CFB燃煤烟气喷射NH4Br改性稻壳焦脱汞试验研究

为研究燃煤烟气条件下,喷射烟气温度和吸附剂喷射量对汞脱除效率的影响,采用1%的NH_4Br溶液对稻壳焦浸渍改性,制备NH_4Br改性稻壳焦(Br-RHC)脱汞吸附剂,并通过比表面积及孔隙率分析仪对改性前后吸附剂的孔隙结构进行表征;在0. 3 MW燃煤循环流化床中试装置上进行了吸附剂烟道喷射脱汞试验。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;喷射脱汞效率随喷射量的增大而增加并趋于稳定,喷射量由0. 3 kg/h升高为0. 5 kg/h时,脱汞效率从69. 36%升至79. 44%。喷射脱汞效率随烟气温度的升高而升高,由142℃的57. 74%升高为200℃的79. 48%。生物质稻壳焦经化学改性后可代替活性炭用于燃煤锅炉烟气喷射脱汞技术。     

介孔炭–HY分子筛复合型脱硫吸附剂的制备与性能

制备HY分子筛与介孔炭(OMC)的复合脱硫吸附剂,利用X射线衍射、氮气吸附脱附、Fourier变换红外光谱、NH3–程序温度脱附和透射电子显微镜对复合材料进行表征。结果表明:与OMC相比,OMC–HY复合脱硫吸附剂具有微–介孔的孔径分布,酸性提高,比表面积和孔容增加。OMC–HY吸附脱除二苯并噻吩的热力学和动力学研究表明,二苯并噻吩在OMC–HY上的吸附符合Langmuir吸附等温模型和二级动力学模型。     

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。     

硅钛改性蒙脱土吸附剂的表征及吸附机理研究

拟采用内蒙古钙基蒙脱土为原料,以钛和硅为改性元素,采用离子交换法制备Ti-Si双元素改性蒙脱土吸附剂.借助X射线衍射、能量色散X射线光谱仪等分析手段,对吸附剂样品进行表征.结果表明:蒙脱土改性后结构显著改善,吸附剂的层间距扩撑到d(001)=1.9484 nm、总孔容增大1倍以上、比表面积增大到304.723 m2·g-1.用吸附等温方程和动力学方程对实验数据进行拟合分析,研究结果表明:Cr(Ⅵ)在改性蒙脱土吸附剂上的吸附状态为单层物理吸附,且颗粒内扩散并不是反应速率控制步骤.     

太西煤一步法制备活性炭及其脱汞性能研究

活性炭喷射技术(ACI,Activated Carbon Injection)被公认为成熟、可靠的烟气脱汞方法,但活性炭昂贵成本严重影响了该技术的广泛推广。原煤直接活化法生产脱汞活性炭,可以大幅度降低活性炭生产成本。试验以宁夏太西低灰无烟煤为原料用水蒸气直接活化制备活性炭,研究了原煤粒度、活化温度、烧失率对活性炭吸附和脱汞性能的影响。研究发现,原煤粒度为3~4mm,活化温度为910℃,烧失率为71%时,制备的活性炭比表面积最大,高达1 124 m~2/g。脱汞试验结果表明,活性炭脱汞性能受工艺条件影响,但与活性炭比表面积没有明显相关性;经载溴改性后,活性炭的脱汞性能大幅度提升,且与活性炭的比表面积呈现良好相关性。对比研究发现,直接活化法制得的活性炭脱汞性能优于传统方法生产的活性炭。     

掺硫介孔炭的制备及其汞脱除特性

采用模板法,以MCM-41为模板剂,2-噻吩乙醇和百里香酚蓝为前体,制备了掺硫介孔炭吸附剂,在固定床汞吸附实验装置上研究了其脱汞性能,考察了前体质量比、煅烧温度、烟气温度与烟气组分（O₂、SO₂）等因素对其脱汞性能的影响,并对吸附剂的物化特性进行了表征,分析了其脱汞特性。结果表明：在前体（2-噻吩乙醇∶百里香酚蓝）质量比为6∶1、煅烧温度为900℃时制备获得的掺硫介孔炭MCM-900-1∶6的脱汞效率最高,其比表面积达932m²/g,C质量分数为81.12%,S质量分数为10.24%;MCM-900-1∶6脱汞温度区间较广,在50～150℃下脱汞效率高达90%;MCM-900-1∶6有着良好的抗SO₂干扰能力,O₂对其脱汞有一定的促进作用;随着煅烧温度上升,掺硫介孔炭的分层现象消失且变得更加规整;FTIR表明900℃煅烧后,掺硫介孔炭的C＝S取代O―H成为数量最多的官能团;XPS分析表明,掺硫介孔炭表面主要为噻吩硫与单质硫,它们对脱汞起主要作用。     

褐煤活性焦烟气脱汞的实验研究

燃煤电厂汞污染越来越受到关注,目前具有应用前景的脱汞方法为吸附脱汞,因此研发高效低成本的脱汞吸附剂被广泛研究。在搭建的固定床吸附反应系统上对自制的褐煤活性焦脱汞性能进行了实验研究,研究了汞污染物的入口浓度,吸附剂的量、烟气成分及吸附剂的种类对吸附汞的影响。结果表明:活性焦吸附剂对烟气中的气态汞均有一定的吸附能力,其吸附效果随着入口汞浓度和吸附剂量的增加而增加;烟气中的SO2、NO气体对活性焦吸附汞有一定的促进作用。活性焦脱汞效率与载硫活性炭、脱汞专用活性炭相比还存在一定差距,但可通过改进活性焦的活化方式提高脱汞性能。     

制备方法对MnO_x-TiO_2吸附剂脱汞性能的影响

针对燃煤烟气中单质汞不溶于水,难以脱除的问题,采用水热合成法(HT)和沉积-沉淀法(DP)制备了Mn Ox-Ti O2单质汞(Hg0)吸附剂,在固定床实验台架上考察2种吸附剂(Mn Ti-HT和Mn Ti-DP)的脱汞性能;利用N2吸附/脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对吸附剂进行物化表征。结果表明:物理吸附不是吸附剂脱汞的主要因素。Mn Ti-DP对Hg0的吸附剂量为620μg/g,远高于Mn Ti-HT的236μg/g,说明制备方法对吸附剂的脱汞性能有较大影响。Mn Ti-DP吸附剂中Mn含量较高,Mn4+含量约为34%,远高于Mn Ti-HT的Mn4+(22%);Mn Ti-DP中化学吸附态氧和晶格氧的强度均高于MnTi-HT,表明Mn Ti-DP中化学吸附态氧的总体含量高于Mn Ti-HT,有利于增强Mn Ti-DP还原特性,提高脱汞能力。