磁誘導燃煤電廠飛灰與煙氣中零價汞及其脫除機理研究

《磁誘導燃煤電廠飛灰與煙氣中零價汞及其脫除機理研究》是依託上海電力大學，由何平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：磁誘導燃煤電廠飛灰與煙氣中零價汞及其脫除機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：何平
• 依託單位：上海電力大學

項目摘要

試驗表明，外加磁場可有效提高燃煤電廠飛灰對煙氣中零價汞的去除率，然而，磁場與飛灰和零價汞的作用機理仍不清楚，嚴重製約磁技術在飛灰汞污染治理中的發展和套用。本項目旨在對磁誘導燃煤電廠飛灰去除煙氣中零價汞的特徵和機制進行基礎研究。擬採用實驗研究、理論分析和數值仿真相結合，對施加外界磁場的飛灰去除煙氣中零價汞的影響進行分析。利用飛灰去除零價汞的實驗平台，獲取外界磁場與飛灰中有機官能團，自由基與汞吸附，汞的能級分裂與汞去除率的作用規律；建立磁誘導飛灰去除煙氣中零價汞的磁化學方程；利用量子化學計算方法解析磁誘導條件下自由基與零價汞電子結構的演化過程，掌握其與汞脫除的作用機理，結合實驗結果，揭示飛灰去除零價汞與磁誘導的內在關聯。本項目通過磁誘導飛灰與零價汞電子結構變化增強飛灰對汞的脫除能力，研究成果為提高飛灰對煙氣中零價汞去除率提供新的工藝和技術，同時也為引入磁技術套用汞污染治理奠定理論和技術基礎。

結題摘要

汞是具有高毒性的重金屬之一，燃煤汞排放是造成汞環境污染的主要人為來源。研究燃煤電廠飛灰去除煙氣中零價汞，對控制汞污染、節約生成成本，減少資源消耗和提高資源利用率具有十分重要價值。實驗結果表明，磁誘導可以有效的提高飛灰去除零價汞的效率，為改善飛灰汞吸附和去除特性提供了有效手段。因此本項目對燃煤電廠飛灰在磁誘導作用下去除煙氣中零價汞的特徵和機理進行了基礎性研究。採用實驗研究、理論分析和量子化學計算相結合的方式，對磁誘導下燃煤電廠飛灰去除煙氣中零價汞的影響規律進行分析。利用飛灰去除煙氣中零價汞的實驗平台，獲取外界磁場與飛灰中有機官能團，自由基與汞吸附，汞的能級分裂與汞去除率的作用規律。結果表明：當飛灰里的未燃盡炭受到磁場的作用，有機官能團得到激發，產生自由基，從而使得零價汞在自由基的作用下容易氧化成二價汞。在磁場作用下，汞的能級發生分裂，能帶間隙大幅減小，電子躍遷變得相對容易，化學反應速度加快，吸附性能得到有效提升；建立磁誘導燃煤電廠飛灰去除煙氣中零價汞的磁化學方程。結果表明無外加磁場和有外加磁場的汞吸附數據分別可以很好地符合MPnO模型和準一級動力學模型的擬合數據；利用量子化學計算方法解析磁誘導條件下自由基與零價汞的電子軌道演化過程，掌握其與汞脫除的作用機理。本項目在碳基表面構建了C-H和C-O官能團，研究官能團對碳表面結構的影響，通過量子化學計算，結果表明汞吸附性能不僅與被吸附位置附近的碳原子性能有關，而且與碳表面吸附的官能基團的原子也有關係。汞吸附與官能基團的結構有較大關係，表明官能基團不僅改變了碳表面原子電子特性，也直接參與了汞吸附過程，表現出吸附過程中的複雜性。本項目揭示燃煤電廠飛灰去除零價汞與磁誘導的內在關聯，為燃煤電廠飛灰去除煙氣中零價汞的實際套用提供技術支持，為在燃煤電廠高效去除煙氣中零價汞提供新的工藝方法。