吸收法脫除模擬煙氣中氣態(tài)汞的研究.pdf

1、汞及其化合物是重要的環(huán)境污染物，煤燃燒是大氣汞污染的一個主要來源，對其研究已成為當今環(huán)境研究的前沿問題。 本文系統(tǒng)介紹了汞的污染、危害及其性質。著重敘述了燃煤煙氣中氣態(tài)汞的形態(tài)和特征及控制方法。汞污染控制技術主要有吸附法、濕法洗滌法及脈沖放電等離子體法等。國內外對燃煤煙氣脫汞的研究主要集中在燃燒學科，研究最多的是利用活性炭等吸附材料進行脫汞以及煙氣成分對吸附的影響，而將化學工程學科中的傳質-反應理論用于燃煤煙氣痕量汞的污染治理卻

2、鮮見報導。 本研究在鼓泡塔反應器中篩選出兩種性能優(yōu)異的氧化劑：高錳酸鉀和過硫酸鉀。以高錳酸鉀為吸收劑，考察了高錳酸鉀初始濃度、初始pH值、進口初始汞濃度、反應溫度、氣量等因素對高錳酸鉀氧化吸收汞的影響。在用化學法測定反應器的傳質基礎參數基礎上，研究了傳質-反應動力學過程，主要結論為： 1、汞的去除率隨著高錳酸鉀濃度提高而提高；強酸或強堿下的去除率優(yōu)于中性條件下，H2SO4有利于汞吸附在MnO2上，強堿性水溶液中產生OH·

3、間接氧化Hg0；汞的去除率基本不受初始汞濃度影響；反應溫度的升高不利于汞的去除。 2、應用表面更新模型進行了傳質-反應動力學研究。pH=0，T2=298K，Hg0與KMnO4的反應速度常數k2=8.94×104m3/(mol·s)。T2=328K，k2=2.44×105m3/(mol·s)?；罨蹺a為27.22kJ/mol，指前因子A為5.25×1012m3/(mol·s)。pH=7，T2=298K，k2=1.95×104m3

4、/(mol·s)。Ha均大于3，證明該反應處于快速反應動力學區(qū)域。 3、Hg0的去除機理主要是依據KMnO4的強氧化性，在酸性條件下生成Mn2+，具有自催化作用。而中性及堿性條件下則生成MnO2，MnO2對Hg2+有吸附作用，并且強堿性條件下自由基OH·參與氧化反應。 本研究還以過硫酸鉀為吸收劑，硝酸銀或硫酸銅為催化劑，研究了K2S2O8初始濃度、催化劑濃度、反應溫度、進口初始汞濃度、初始pH值、叔丁醇TBA以及Na2S

5、2O3等因素對過硫酸鉀氧化吸收汞的影響。在此基礎上進一步研究了過硫酸鉀氧化吸收汞的反應動力學，并探討了反應機理。主要結論為： 1、汞的去除率隨K2S2O8和CuSO4濃度提高而提高，而隨著TBA的加入而下降。當溶液中加入還原劑硫代硫酸鈉時，相應的去除率也增大。溫度升高去除率下降，低溫有利于Hg0的去除。提高進口汞濃度也增加了去除率。溶液的強酸強堿性都不利于Hg0的去除，但溶液中存在0.3mmol/LAgNO3時，去除率基本不受p

6、H值的影響。 2、Hg0在催化下與K2S2O8反應符合擬一級反應，328K時測得直接反應速度常數kⅠ為3.53175×10-5s-1。Ag+和Cu2+催化速度常數kⅡ分別為0.1325和0.0927L/(mol·s)。隨著催化劑濃度的提高，催化反應速率常數占總反應速率常數比例增加，隨著溫度的升高該比例減小。并且在相同溫度和相同濃度催化劑條件下，Cu2+的催化反應速率常數占總反應速率常數的比例比Ag+的小。研究結果表明活化焓略小于

7、活化能，加入催化劑后活化焓顯著降低。Ag+催化時活化熵明顯減小，但Cu2+催化時活化熵減小不明顯。非催化反應的指前因子為5.93×1017s-1，活化能為139.62kJ/mol，活化焓為137.01kJ/mol，活化熵為86.62J/(mol·K)。Ag+催化反應的指前因子為5.37×1010L/(mol·s)，活化能為72.92kJ/mol，活化焓為70.32kJ/mol，活化熵為9.22J/(mol·K)。Cu2+催化反應的指前因

8、子為1.18×1014L/(mol·s)，活化能為94.89kJ/mol，活化焓為92.29kJ/mol，活化熵為73.20J/(mol·K)。3、分析了K2S2O8去除氣態(tài)汞的自由基反應機理，認為在K2S2O8-Na2S2O3氧化還原體系中，Cu2+可能是有效的絡合催化劑。Hg0的K2S2O8氧化去除有兩大路徑：自由基的間接氧化和K2S2O8的直接氧化。K2S2O8在熱和金屬離子催化作用下分解產生SO4-·，SO4-·能將金屬離子氧化