UV（紫外光）/H2O2高級氧化脫除燃煤煙氣中單質汞研究

《UV(紫外光)/H2O2高級氧化脫除燃煤煙氣中單質汞研究》是依託江蘇大學，由劉楊先擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：UV（紫外光）/H2O2高級氧化脫除燃煤煙氣中單質汞研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉楊先
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

汞是一種劇毒性和在生物體內易於沉積的重金屬痕量元素，對人體健康和生態環境具有極大的危害。燃煤汞污染已成為繼粉塵﹑SO2和NOx之後的第四大污染物。研究和開發有效的燃煤煙氣汞污染控制方法是環保科技人員面臨的重要任務之一。本項目提出利用紫外光/過氧化氫（UV/H2O2）高級氧化工藝產生強氧化性羥基自由基（ OH）氧化脫除燃煤煙氣中單質汞（Hg0）的新方法。首次在噴淋塔反應器上系統深入研究UV/H2O2高級氧化工藝脫除Hg0過程的主要影響因素﹑反應機理以及傳質-反應動力學和數學模型。掌握UV/H2O2高級氧化工藝脫除Hg0過程的關鍵影響因素和最佳操作參數，揭示脫除Hg0的主要作用機制和反應路徑，明確脫除Hg0過程的傳質-反應動力學區域和控制步驟，獲得反應器的設計和放大規律，計算和測定關鍵的動力學參數，建立可描述Hg0脫除過程的數學模型。本項目的實現可為該技術的工業套用提供理論基礎和關鍵數據。

結題摘要

燃煤汞的排放已成為繼粉塵﹑SO2和NOx之後的第四大空氣污染物。開發有效的燃煤煙氣脫汞方法是當前燃煤煙氣淨化領域的熱點之一。本項目率先提出了一種利用UV/H2O2工藝產生羥基自由基脫除燃煤煙氣單質汞及協同脫硫脫硝的新方法。首次在光化學反應器上對單獨脫汞及協同脫硫脫硝的若干基礎問題展開了系統深入的研究。結果顯示：在光化學鼓泡塔上，提高光強度和O2濃度有利於Hg0脫除。提高Hg0濃度﹑溶液pH和煙氣流量不利於Hg0脫除。改變NO濃度﹑SO2濃度和反應溫度對Hg0脫除有輕微影響。H2O2濃度對汞脫除有雙重影響。在光化學噴淋塔上的研究發現，紫外光波長﹑輻射功率﹑H2O2濃度﹑液氣比﹑溶液pH和O2濃度對Hg0脫除率均有顯著影響。Hg0濃度﹑NO濃度﹑SO2濃度和反應溫度對Hg0脫除效率有輕微影響。在兩種反應器上，無論是單獨脫除還是協同脫除，Hg0的脫除路徑均包含以下部分：(1) 紫外光激發H2O2 和O2 產生了•OH/•O/O3等活性組分；(2) •OH/•O/O3 對Hg0氧化脫除；(3)汞的光-水激發脫除；(4) H2O2 對Hg0的氧化脫除；(5) 自由基鏈式反應的終止。動力學研究顯示，在兩種反應器上，Hg0的脫除過程可看作是擬一級快速反應，即當化學反應足夠強時，增強傳質過程是提高脫除效率的有效途徑。本項目也對UV/H2O2在金屬離子催化（光-芬頓和芬頓系統）和鹼液聯合吸收下的脫除過程展開了系統深入的研究。結果顯示：紫外光功率/波長﹑H2O2濃度和pH對Hg0脫除均有很大影響。Hg0 和SO2濃度﹑溶液溫度﹑CO32-/HCO3- 濃度對脫汞有較大影響。改變CO2/NO/O2/Cl-/NO3-/SO42-/SiO2/Al2O3/Fe2O3濃度對Hg0脫除僅有輕微影響。•OH的氧化是Hg0脫除的主要路徑，H2O2 的氧化起到了次要作用。SO42-/NO3-/Hg2+是同時脫硫脫硝脫汞的主要氧化產物。此外，本項目還對UV/H2O2聯合鹼性吸收工藝脫硫脫硝脫汞作了拓展和探索研究。結果顯示，該工藝在聯合鹼液吸收下能夠實現很高的同時脫除效率，具有良好的開發和套用前景。本項目的研究成果對UV/H2O2高級氧化技術在燃煤煙氣淨化領域的研究和套用奠定了初步的理論基礎，儲備了必要的基礎數據，豐富了燃煤煙氣汞脫除及硫/氮/汞同時脫除技術的多樣性。