燃煤飛灰中磁珠對單質汞的定量氧化和脫除方法研究

《燃煤飛灰中磁珠對單質汞的定量氧化和脫除方法研究》是依託華中科技大學，由趙永椿擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：燃煤飛灰中磁珠對單質汞的定量氧化和脫除方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙永椿
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

煤燃燒是最大的人為汞污染源，劇毒元素汞的危害和控制已引起世界各國廣泛關注。本項目將礦物學、晶體學等理論交叉融入到傳統的燃燒學中，通過系統的試驗和理論研究，分析磁珠形成過程中晶格演化對汞形態轉化的影響，探究磁珠中不同晶相組分對汞捕獲的貢獻，建立汞-煙氣-磁珠三者之間的相互作用機制，發展汞氧化多相反應動力學模型；系統闡述磁珠微觀晶格參數對汞巨觀催化氧化性能的影響，揭示磁珠晶相結構對汞定量氧化的本徵機制，掌握磁珠晶相結構和無定形組分對汞的非均相氧化機理；建立廉價的磁珠氧化脫汞新方法，評價其經濟性和穩定性，最佳化磁珠氧化脫汞效率，以期構建較完整的煤燃燒磁珠形成演化與汞相互作用機制的理論框架和模型；為實現燃煤煙氣中單質汞的廉價高效脫除奠定基礎。

結題摘要

本項目針對燃煤劇毒污染物汞的控制問題，提出了利用飛灰中磁珠脫除煙氣中單質汞的新思路。採用雷射粒度分析、比表面孔徑分析、PPMS-VSM、XRF、ICP-MS、FSEM-EDX、XRD、穆斯堡爾譜儀等各種先進的分析測試儀器對典型磁珠樣品進行了系統的物理化學特性表征，建立了磁珠的磁特性參數與磁珠中鐵含量、磁鐵礦含量、赤鐵礦含量等的定量關在線上制；揭示了磁珠中微量元素的富集機制，相關研究成果發表在Fuel上。針對我國煤中氯含量較低的問題，開發了多種適用於低氯煤燃燒煙氣的磁珠吸附劑。提出了以金屬氧化物強化磁珠脫汞性能的方法，充分利用金屬氧化物中的晶格氧以及煙氣中的O2實現Hg0的高效氧化，系統研究了金屬氧化物負載量、反應溫度、煙氣組分等對磁珠催化劑脫汞性能的影響，並在此基礎上提出了脫汞後失活催化劑的再生方法，該成果在環境類TOP刊物Environmental Science & Technology上。考察了金屬氧化物改性磁珠吸附劑脫除富氧燃燒煙氣中汞的性能，揭示了空氣燃燒和富氧燃燒氣氛下的脫汞性能差異及作用機理，該成果發表在環境類TOP期刊Environmental Science & Technology上。合成了CuCl2負載改性磁珠催化劑，採用多種表征手段（電子順磁共振波譜EPR、溶解度實驗、XPS等）對合成的催化劑進行了系統表征，掌握了不同CuCl2負載量磁珠催化劑上Cu和Cl的配位形式、以及催化劑表面汞的活性吸附位，揭示了CuCl2與汞的反應機理及路徑，並在此基礎上提出了失活催化劑的再生方法，該成果在Fuel上發表系列文章3篇。項目通過四年的研究，共發表論文18篇，其中SCI收錄論文12篇，EI收錄論文6篇，參加國際會議9次，國內學術會議3次。培養研究生6名，其中一名博士研究生在項目資助下先後獲得第8屆i-CIPEC的“Outstanding Oral presentation”獎和第12屆ICMGP的“Travel Grant Award。項目負責人並在國際權威期刊International Journal of Coal Geology擔任客座編輯主辦專輯“Mercury Emission and Control from Coal-derived Flue Gas”。