（环境工程专业论文）活性炭吸附脱除燃煤烟气中汞的研究.pdf

浙江大学硕士学位论文：活性炭吸附脱除燃煤烟气中汞的研究 摘要 煤是一种主要能源，燃煤烟气中的汞排放引起的污染越来越受到人们的关 注，已达到严重危害人类健康的程度，主要的原因是其中的元素态汞( h 一) 由 于低熔点、高平衡蒸汽压以及低水溶性而难以在传统的烟气净化装置中去除。燃 煤烟气中汞的治理势在必行。本文在研究了国内外汞废气治理技术的基础上，进 行了固定床活性炭吸附脱除燃煤烟气中汞的试验研究。 实验表明，活性炭对汞的吸附取决于活性炭的量、活性炭颗粒大小、汞进气 浓度、反应温度等因素。汞的去除效率随活性炭用量的增大而提高，汞进气浓度、 反应温度越低越有利于反应的进行。适宜的活性炭颗粒大小( o 5 d 0 8 m m ) 能达 到最佳的除汞效果，过大或者过小的粒径都对反应不利。 通过基本的数学模型，建立动力学方程式，对实验数据进行了曲线拟合，得 出不同粒径活性炭在不同反应温度下的吸附平衡常数k 、理论最大吸附量w m a x 以及吸附热h 础的具体数值。结果表明，随着反应温度的升高，k 和w m a x 都降 低。 同时，对活性炭分别进行了浓h n 0 3 和h 2 0 2 氧化改性，1 、5 z n c l 2 溶液 浸泡处理以及热处理。除热处理活性炭对元素态汞的吸附能力有所减弱外，其他 几种改性活性炭的吸附能力均明显增强。可知，增加活性炭表面c 1 一或者含氧官 能团的量能有效促进其对h g o 的吸附。 关键词；燃煤烟气，元素态汞，活性炭，改性，吸附 浙江大学硕士学位论文：活性炭吸附脱除燃煤烟气中汞的研究 a b s t r a c t c o a li so n eo fm a i ne n e r g ys o u r c e s ，a n dm e r c u r ye m i s s i o ni n c o a l f i r e df l u e g a s e sb e c o m e sas i g n i f i c a n te n v i r o n m e n t a lc o n c e r na si th a sd o n eh a r mt oh u m a n h e a l t h t h ep r o b l e mi sp a r t i c u l a r l ys e v e r ef o re l e m e n t a lm e r c u r y ( h g u ) i nv a p o rs i n c e i tc a n n o tb ee f f e c t i v e l yr e m o v e du s i n gc u r r e n ta i rp o l l u t i o nc o n t r o ld e v i c e sd u et oi t s l o wm e l t i n gp o i n t ，h i g he q u i l i b r i u mv a p o rp r e s s u r ea n dl o ws o l u b i l i t yi nw a t e r s oi ti s n e c e s s a r y t ot a k es o m em e a s u r e st or e m o v ee l e m e n t a lm e r c u r yf r o mf l u eg a s e f f e c t i v e l y a f t e ri n v e s t i g a t e ds o m ed o m e s t i ca n df o r e i g nt e c h n o l o g i e so fr e m o v i n g h g o ，t h ee x p e r i m e n t a ls t u d yo ff i x e d b e da ca d s o r b i n gh g of r o mf l u eg a s e sh a sb e e n f i n i s h e di nt h i sp a p e r r e s u l t si n d i c a t et h a tt h ea d s o r p t i o ne f f i c i e n c yi sd e p e n d i n go nt h em a s sl o a d i n g ， c a r b o np a r t i c l es i z e ，i n l e th g oc o n c e n t r a t i o n ，a d s o r p t i o nt e m p e r a t u r ea n ds oo n t h e h g or e m o v a le f f i c i e n c yi n c r e a s e sw h e ni n c r e a s i n gt h em a s sl o a d i n g h o w e v e r , l o w a d s o r p t i o nt e m p e r a t u r ea n di n l e th g c o n c e n t r a t i o nc o u l da c c e l e r a t et h er a t eo fh g o r e m o v a l a n ds u i t a b l es c a l eo fc a r b o np a r t i c l es i z ef 0 5 d 9 9 5 ，分析纯) 中国医药集团上海化学试剂公司 浓硫酸( h 2 s 0 4 ，9 5 一9 8 ，分析纯) 中国医药集团上海化学试剂公司 浓硝酸( h n 0 3 ，优级纯) 中国医药集团上海化学试剂公司 重铬酸钾( k 2 c r 2 0 7 ，9 9 8 ，分析纯) 江苏鸿声化工厂 浓盐酸( h c i ，优级纯) 余杭市城南化学试剂厂 盐酸羟胺( n h 2 0 h h c l ，分析纯) 中国医药集团上海化学试剂公司 双氧水( h 2 0 2 ，蛰9 ，分析纯) 中国医药集团上海化学试剂公司 本实验所用活性炭( y 3 0 ) 购自宁夏华辉活性炭有限公司，由优质无烟煤经 磨粉、混合、挤压、炭化和水蒸汽活化而成，经碾碎后由各自规格的铜筛筛选其 颗粒物大小。除了活性炭在使用前需预处理外、其它试剂均直接使用，不进行任 何预处理或提纯。 2 3 实验方法 2 3 1 活性炭的预处理 对拟实验的活性炭用去离子水充分洗涤，去除活性炭表面的灰分，放入9 0 。c 的干燥炉中干燥，去除表面水分后，放入干燥器，备用。 2 3 2 改性活性炭的制备 a 氧化改性活性炭的制各 称取二份原始活性炭各2 0 克加入到分别盛有1 0 0 m l 浓h n 0 3 和1 0 0 m l3 0 浙江大学硕士学位论文：活性炭吸附脱除燃煤烟气中汞的研究 h 2 0 2 的锥形瓶中，然后浸泡3 0 h ，再用去离子水反复清洗，直至中性。在9 0 0 c 的 炉中干燥至恒重，置于干燥器中备用。 b 浸氯活性炭的制各 将z n c l 2 颗粒溶解在2 m o l l 的硝酸溶液中制得含氯量分别为1 和5 的 z n c h 溶液，再将原始活性炭浸泡在该溶液中，分别制得浸氯1 和5 的活性炭。 溶液体积根据每克活性炭o 5 5 m l 来确定。浸泡3 0 h 后，把活性炭放在9 0 。( 2 的炉 中干燥，然后放在干燥器中保存。 c 热处理活性炭的制各 将原始活性炭在1 1 00 c 下恒温加热3 0 h ，然后放到干燥器中保存。 2 3 3 实验步骤 试验在如图2 - 1 所示的反应器中进行。汞渗透管被置于u 型管中，用数控恒温 水槽加热到一定温度，汞蒸汽便以相应的浓度从渗透管中渗透，被恒定流量的载 气( 高纯n 2 ，0 1 2l m i n ) 携带出来，并与从另一管路出来的高纯n 2 ( 0 8 8l m i n ) 汇合，形成总流量为1 0 l m i n 的模拟烟气进a n 反应器，与其中的活性炭层( 用 石英砂调节至2 c m ) 进行吸附。反应器出来的气体每隔一段时间用两个串连的分 别装有5 删o 3 2 k m n 0 4 1 0 h 2 s 0 4 溶液的吸收瓶进行吸收取样。开始吸附前， 气流要先稳定约2 h ，同时要不断补充水浴槽中的水，使水深基本保持不变，以此 保证u 型管加热面积不变，从而使汞