论文摘要
煤燃烧过程产生的汞排放是大气汞污染的主要来源。吸附剂喷射吸附脱汞法是一种简单易行的燃后脱汞方式,效果较好的活性炭吸附法脱汞因其成本过高而不具有广泛可行性,因此有必要对非碳基吸附剂脱汞技术开展系统的研究。本文利用实验室小型固定床,以浸溴改性沸石、高岭土、石灰石作为研究对象,进行了一系列的固定床吸附实验和程序升温热解实验研究。固定床吸附实验主要考察了吸附温度、吸附剂载溴量等因素对汞吸附脱除的影响规律;程序升温热解实验研究中,主要研究了汞在不同温度下不同吸附剂表面形成的吸附产物,推测了其吸附机理。本文还利用了循环流化床中试台架对浸溴改性钙基/矿物吸附剂在实际热解气中的汞脱除能力进行了考察。固定床吸附实验表明:吸附温度是影响吸附剂脱汞能力最重要的因素。在100℃—200℃范围内,随着温度的升高,浸溴沸石,浸溴高岭土,浸溴石灰石的汞脱除能力都有不同程度的增强,200℃时三种浸溴改性钙基/矿物吸附剂的汞脱除能力都达到最高水平。浸溴沸石因为具有较大的比表面积,较大的载溴量,含有一定量的具有催化作用的元素,在各实验温度都表现出优秀的汞脱除能力,总体脱汞能力为三种吸附剂中最强的。浸溴高岭土在吸附温度较低时总体汞脱除能力较浸溴沸石要小,但是吸附温度超过150℃时其汞脱除能力比较理想。浸溴石灰石因为表征、载溴量等条件的限制,在超过175℃的较高吸附温度下对Hg0的脱除效果才较为理想,且较短时间后脱汞能力明显减小。吸附温度较低时,吸附剂的载溴量是影响吸附剂脱汞性能的重要因素,但是吸附温度较高时,载溴量的增大对吸附剂脱汞性能的增强作用有限。程序升温热解实验表明:浸溴改性钙基/矿物吸附剂主要通过化学吸附实现对Hg0的脱除,对Hg0的物理吸附能力很弱。三种吸附剂的吸附产物大致相同,Hg0在浸溴钙基/矿物表面主要以HgBr2形式被固定下来。吸附剂表面Br的反应活性存在差异,导致不同吸附温度下吸附剂表面被脱除固定的汞的热析出性会有所变化。利用中型循环流化床试验台架考察了浸溴改性钙基/矿物吸附剂对实际热解气中汞的脱除能力,并与商业用活性碳对比,发现浸溴沸石与改性高岭土在实际热解气中依然拥有优秀的汞脱除能力,并优于活性碳;而浸溴石灰石在实际热解气中对汞的脱除作用较差。各吸附剂在实际热解气中表现与实验室结果相符。