改性矿石吸附剂脱除烟气中汞的研究

论文摘要

目前,我国能源消费主体仍然是煤炭资源,这种状况还要维持很长一段时间。随着大量燃煤电厂的投运,其所带来的痕量元素排放问题也广受人们的诟病。最近国家正在制定的相关法律开始对燃煤电厂大气汞污染控制工作进行了一系列安排。由此可见,在未来燃煤电站中汞控制会逐步纳入其规划中。本文首先对本课题的研究背景以及目前控制电厂汞排放方法进行大致的介绍,其次介绍了高岭土、膨润土以及沸石这三种矿石吸附剂及其改性方法,利用盐溶液改性方法对其进行了改性,并且对这些矿石吸附剂进行了比表面积、孔结构、成分分析、元素分析、XRF以及热重红外分析,进而对改性矿石吸附剂进行吸附系能分析,以揭示其吸附特性。再次,对制备的改性矿石吸附剂进行了模拟烟气脱汞实验以及利用微波消解对回收样进行可靠性分析。最后,运用了量子化学的手段对三种矿石吸附剂改性前后吸附Hg~0性能进行了分析,以验证实验的正确性。实验结果表明:三种矿石吸附剂原矿对Hg~0的吸附性能依次为:膨润土>沸石>高岭土,三者的吸附饱和时间均较短,其吸附为物理吸附;原矿经KI、KBr改性之后对Hg~0的吸附性能明显增强,吸附由物理吸附转变为化学吸附;吸附温度、吸附剂用量、盐溶液用量对改性之后吸附剂吸附Hg~0有一定影响,随着吸附温度的增加,吸附剂用量的增大以及改性盐溶液用量的增加,吸附剂吸附Hg~0性能有也随之增加;初始汞浓度对吸附剂吸附Hg~0性能影响较小;对吸附剂吸附过后的回收样进行了微波消解及CVAFS分析,对比吸附所得结果表明吸附实验在一定程度上真实、可靠;量子化学也验证了前面的实验结果,即改性前后,三种矿石吸附剂对Hg~0的吸附由简单的物理吸附转变为化学吸附,且蒙脱石中的金属离子有利于Hg~0的吸附。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容
• 2 改性矿石吸附剂的制备以及性能分析
• 2.1 矿石吸附剂简介
• 2.2 矿石吸附剂的改性方法
• 2.3 矿石吸附剂的改性及性能分析
• 2.4 本章小结
• 0 的实验研究'>3 改性矿石吸附剂脱除模拟烟气中Hg⁰的实验研究
• 3.1 实验装置与方法
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.3 汞平衡计算
• 3.4 本章小结
• 4 改性矿石吸附剂脱除汞的量子化学研究
• 4.1 量子化学简介
• 4.2 计算模型与方法
• 4.3 碘改性矿石吸附剂对汞的吸附
• 4.4 本章小结
• 5 总结与建议
• 5.1 全文总结
• 5.2 下一步工作建议
• 致谢
• 参考文献