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。     

MnOx改性活性炭用于模拟烟气中Hg0的脱除

采用浸渍法制备了MnO_x改性活性炭(MnO_x/AC),用于模拟煤燃烧烟气中的元素态汞的脱除。实验研究了吸附剂的Mn负载量、吸附温度和烟气组分对所制备的改性活性炭的脱汞性能的影响,以及SO_2对活性炭脱汞的抑制作用机理。研究结果表明,当模拟烟气中含有5%(体积) O_2,Mn负载量为14%(质量),吸附温度为150℃时,改性活性炭的平均脱汞效率为97.0%(3 h)。模拟烟气中少量的O_2和微量的HCl、NO均对汞的脱除起促进作用,而微量的SO_2则对汞的脱除有抑制作用。通过吸附后的MnO_x改性活性炭的TG/DTG、XPS和Hg-TPD分析,推测SO2对改性活性炭脱汞的抑制作用是由于其消耗MnO_x中的晶格氧,形成的硫酸盐占据了14Mn/AC表面上的活性位点所致。模拟烟气中微量的NO可以有效降低SO_2对脱汞的抑制作用。     

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。     

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。     

气氛对氧化物吸附气相砷的影响及机理分析

燃煤是有害重金属砷进入大气环境的主要途径,通过矿物质氧化物吸附气相砷是炉内控制砷减排的有效方式。但燃煤烟气中含有大量酸性气体,包括CO_2、HCl、SO_2等,会与矿物质氧化物结合,占据吸附剂活性位点,减少气相砷的吸附容量。为了探究烟气中不同酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响特性,选取燃煤飞灰中部分矿物质氧化物CaO、MgO、Fe_2O_3为吸附剂,在两段式固定床反应器中开展700/900℃模拟烟气气氛、O_2/CO_2气氛及含有HCl、SO_2气氛的模拟烟气条件下氧化物吸附气相砷试验。样品吸附砷含量经HCl酸液提取后由原子荧光光度计测量,吸附剂比表面积和孔隙结构特性由BET分析获得,样品微观形貌经SEM分析获得。结果表明,CaO对气相砷的吸附效果最好,其次是MgO,900℃模拟烟气中CaO和MgO吸附气相砷量高于700℃烟气,而Fe_2O_3在700℃吸附气相砷较多。O_2/CO_2气氛下,MgO和CaO对气相砷的吸附量少于相应燃烧气氛,而Fe_2O_3的气相砷吸附量高于模拟烟气气氛。酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响与温度和氧化物种类有关:O_2/CO_2气氛对CaO和MgO吸附气相砷起抑制作用,对Fe_2O_3起促进作用;烟气中HCl抑制CaO吸附气相砷,对MgO和Fe_2O_3吸附气相砷在700℃表现为抑制作用,在900℃时为促进作用;烟气中SO_2对CaO和MgO起抑制作用,对Fe+2O_3无明显影响。CaO、MgO和Fe_2O_3对气相砷以化学吸附为主,Fe_2O_3比表面积最大,对气相砷吸附作用最弱。     

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。     

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。     

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。     

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。     

胺基改性花生壳粉吸附剂的制备及其对SO_2的吸附

以花生壳为原料,经溶胀、氯化和胺化改性制备SO_2吸附材料。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、元素分析仪(EA)等分析手段对样品进行表征和测试,并探究了胺试剂种类、吸附剂含水率、烟气流速、吸附温度对SO_2吸附效果的影响。结果表明,胺基改性花生壳吸附剂脱硫效果明显;改性后花生壳纤维分子中引入了胺基,含氮量增加,吸附剂表面卷曲粗糙,孔洞明显;改性后吸附剂硫容与吸附剂中含氮量有关;链状结构的乙烯胺改性剂效果优于带有支链的尿素。实验中三乙烯四胺基花生壳(PS-TT)在含水率为100%、烟气流量为400 mL/min、吸附温度为35℃的优化条件下,硫容能达74. 6 mg/g。     

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。     

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。     

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%。     

活性炭材料变压吸附SO_2的研究

以活性炭材料作为吸附剂,通过变压技术吸附SO_2。通过BET和XPS表征分析了活性炭改性前后表面的物化性质,讨论了常压和变压条件下活性炭孔结构对SO_2吸附量的影响,发现在吸附压力0.1～0.2 MPa、吸附出口SO_2浓度不超过50 mg/m³条件下,介孔结构的活性炭材料的SO_2吸附量是常压条件下的1.79～2.79倍。考察了不同压力、不同入口SO_2浓度和含水蒸气条件对改性活性炭SO_2吸附性能的影响。变压吸附-真空脱附循环实验结果显示,改性活性炭对SO_2的变压吸附量保持稳定,具有良好的应用前景。     

CeO2/TiO2吸附剂煤气脱汞产物的浸出规律

基于金属氧化物脱汞吸附剂后续无害化处理要求，本文提出采用硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)溶液浸出金属氧化物脱汞产物的新思路。CeO₂/TiO₂吸附剂(CeTi)吸附汞后得到含汞吸附剂(Hg-CeTi)，利用汞程序升温脱附实验(Hg-TPD)确定其表面吸附态汞的赋存形态。随后探究Na₂S₂O₃溶液对于Hg-CeTi表面脱汞产物的浸出能力，着重分析不同赋存形态的汞在Na₂S₂O₃溶液中的迁移规律。Hg-TPD结果表明，模拟煤气中脱汞产物以HgCl₂、HgO和HgS为主。由于硫代硫酸根(S₂O₃^2-)与Hg²⁺的配合能力，HgO易从Hg-CeTi表面脱附并向液相迁移；HgCl₂会在液相中与OH^-反应生成Hg...     

CuCl2改性磁性凹凸棒土的脱汞性能

通过在凹凸棒土（Atp）表面负载铁氧化物进行磁改性而生成的磁性凹凸棒土（MAtp）,相对于一般脱汞吸附剂而言,更易分离回收,具有实际应用的前景,但脱汞效率较低。本文选取磁质量分数为50%的MAtp,采用浸渍法对其进行CuCl₂改性,在利用固定床实验系统上探究了CuCl₂负载量、反应温度和烟气组分（O₂、SO₂、NO、HCl）对其脱汞性能的影响,结合多种表征结果分析其脱汞机理。结果表明：CuCl₂负载量的最佳值为5%;一定范围内反应温度与脱汞效率呈正相关,超过250℃时吸附剂的孔隙结构会遭到破坏,发生脱附现象;O₂和HCl对吸附剂脱汞性能有明显提升,NO影响较小,SO₂会与Hg⁰竞争吸附,抑制效果显著;CuCl₂改性后的MAtp脱汞性能优良,同时延续了较好的磁分离特性,为选择高效实用的脱汞吸附剂提供了研究方向。     

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。     

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。     

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。     

可循环再生吸附剂脱汞技术现状及发展趋势

总结了当前燃煤烟气脱汞常用的协同脱汞技术和贵金属、金属氧化物基可再生吸附剂技术发展现状,分析了各方法的优势与存在的问题,对未来磁性可回收吸附剂的发展方向和趋势进行了展望。针对现有脱汞技术效率低、易造成二次污染等缺陷,提出了使用飞灰磁珠制备廉价可回收脱汞吸附剂的新思路。通过大量试验开发了负载Co_3O_4或CuCl_2的磁珠改性方法以增强脱汞能力和抗烟气组分干扰能力,从而能够适用于低氯复杂烟气气氛。设计了改性磁珠吸附剂喷射脱汞工艺流程,可兼顾高效脱汞与低廉的运行成本,并通过磁珠回收再利用彻底避免汞进入环境造成污染。