《弱電離環境中鹵硫化物對煙氣零價汞的去除機制研究》是依託上海交通大學，由瞿贊擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：弱電離環境中鹵硫化物對煙氣零價汞的去除機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：瞿贊
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
為了實現對燃煤煙氣中零價汞的同步氧化及其氧化產物的穩定化，並充分地發揮現有靜電除塵器(ESP)的除汞功能，本項目提出採用ESP弱電離場與鹵硫化物氧化協同作用的新方法對煙氣中的零價汞進行氧化去除研究。分別考察不同鹵硫化物在氣相反應、表面反應中對零價汞的氧化去除效果和不同因素對零價汞氧化去除的影響，研究鹵硫化物對零價汞的氧化去除機制及動力學模型；對鹵硫化物在ESP弱電離場中的電離激發效應及ESP弱電離場-氧化協同除汞作用進行研究，揭示鹵硫化物在ESP弱電離場中的激發過程及其激發活性產物對零價汞的氧化去除機制；研究不同氣體組分對鹵硫化物電離激發及氧化除汞的影響；調整電場結構和參數，最佳化實驗條件，評估模擬ESP弱電離場-鹵硫化物氧化體系在實際煙氣除汞中的效果。通過上述研究，為充分地利用現有靜電除塵器實現對燃煤煙氣汞排放的控制提供理論依據和科學指導。
結題摘要
2012年，聯合國政府間談判委員會進行了第四輪的磋商，擬在2013年出台具有法律效力的國際汞公約。燃煤煙氣是最主要的人為汞排放源之一，而我國在能源結構上過於依賴煤炭，因此燃煤煙氣對我國造成的汞污染尤為嚴重。為了應對即將出台的國際汞公約，本項目以燃煤煙氣為研究對象，研究了利用除汞促進劑對燃煤煙氣汞，特別是難以去除的零價汞，進行有效去除的新技術。同時探索了利用現有的空氣污染控制設備(靜電除塵器)實現除汞促進劑強化除汞性能的研究。 本項目首先探索了利用鹵素間化合物(ICl)對零價汞的氧化去除方法。研究表明，氯化碘與零價汞在反應溫度為100℃時的反應速率常數5.7×10-17 cm3mocules-1s-1，僅次於單質碘與零價汞的反應速率常數，遠高於溴和氯與零價零價汞的反應速率常數。通過研究發現，當燃煤煙氣有20g/m3飛灰，初始汞濃度為20微克/立方米時，向煙氣注入0.2ppmICl可以去除90%的零價汞。在同樣的零價汞氧化去除效率前提下，使用氯化碘可以節約30%碘的消耗量。因此，使用氯化碘既可實現零價汞的高效氧化，又能大大地節省碘的消耗量，從經濟成本和環境風險考慮，都具有很高的實用價值。 為了解決氧化後的汞在脫硫液中被還原成零價汞，或吸附在飛灰上的汞由於浸漬重新流入環境等問題，本項目探索了利用鹵硫化物(S2Br2)對煙氣零價汞進行氧化去除的方法。結果表明，溴硫化物與零價汞在100℃時的反應速率常數為1.2(+0.2)×10-17cm3mocules-1s-1，其與零價汞的反應產物主要為穩定的硫化汞。根據估算，當燃煤煙氣有30g/m3飛灰，初始汞濃度為20微克/立方米，向煙氣注入0.6ppmS2Br2可以去除90%的零價汞。利用溴硫化物不僅可以快速高效地氧化煙氣中的零價汞，還能同步將其轉化為穩定的硫化汞，從而顯著降低了其重新流入環境的風險，具有很好的推廣套用價值。 為了進一步提高除汞促進劑的除汞效率，本項目還探索了利用靜電除塵器強化除汞促進劑的新方法。研究表明，在靜電除塵器的弱電離場中，無論是氯化氫還是溴硫化物均能激發生成許多活性物種，對於零價汞的氧化去除有顯著的提升效果。在零價汞初始濃度為200微克/立方米的模擬煙氣中加入5ppmS2Br2，並在模擬靜電除塵器中施加9kv的電壓，可以有效去除80%以上的零價汞。
