苯甲酸改性活性炭對燃煤煙氣中元素汞的吸附機(jī)理研究.pdf

1、汞是大氣中毒性最強(qiáng)的重金屬元素之一，由于其極易揮發(fā)，持久性長，高生物富集性，高生物毒性等特點(diǎn)，已成為一種全球性污染物。燃煤電廠是最大的人為汞排放源，現(xiàn)有的煙氣凈化設(shè)備對汞有一定的去除效率，但仍有大量未被捕集的汞散逸至大氣中?；钚蕴繃娚浼夹g(shù)是目前最具應(yīng)用前景的脫汞方法，國內(nèi)外大量的研究表明，活性炭表面物理化學(xué)特性，尤其是炭表面含氧官能團(tuán)是影響汞吸附效果的重要因素，因此研究活性炭表面含氧官能團(tuán)對活性炭吸附汞的影響具有重要的科學(xué)意義和實(shí)踐價值

2、。
　　由于強(qiáng)氧化劑改性會使活性炭表面生成多種含量較高的含氧官能團(tuán)，不利于研究特定的官能團(tuán)對活性炭吸附汞的影響，本文提出了采用弱酸性的苯甲酸對活性炭進(jìn)行化學(xué)浸漬改性，向活性炭表面定向引入某些官能團(tuán)的新思路。采用紫外分光光度法、掃描電子顯微鏡、X-射線衍射、低溫氮?dú)馕?、傅里葉變換紅外光譜法、Boehm酸堿滴定及X-射線光電子能譜等方法分析改性前后活性炭表面的孔隙結(jié)構(gòu)和含氧官能團(tuán)的變化，探討苯甲酸進(jìn)入活性炭表面的方式。隨后本研究在1

3、40℃，純氮?dú)夥諊逻M(jìn)行固定床汞吸附實(shí)驗(yàn)，研究了不同濃度苯甲酸改性的活性炭對氣態(tài)元素汞（HgO）的吸附效果，并通過分析吸附飽和后的活性炭的表面特性，探討改性活性炭對Hg0的吸附機(jī)理，尤其是活性炭表面含氧官能團(tuán)對活性炭吸附Hg0的影響。最后本研究在140℃，單一燃煤煙氣組分(CO2，H2O，O2，SO2，NO，HCl)及平衡氮?dú)夥諊逻M(jìn)行固定床汞吸附實(shí)驗(yàn)，考查了各單一煙氣組分對活性炭吸附HgO的影響，并簡單探討了作用機(jī)理。
　　本研

4、究結(jié)果表明，苯甲酸改性后的活性炭在物理形貌上差異不明顯，但其比表面積和總孔體積隨著苯甲酸浸漬濃度的增加而降低，活性炭平均孔徑整體先增大后減小，但總體變化不大。改性后的活性炭表面官能團(tuán)以羧基及酚羥基為主，隨著浸漬苯甲酸濃度增加，活性炭表面羧基含量增加，羰基含量減少，且活性炭表面內(nèi)酯基和酚羥基含量變化與苯甲酸濃度改變無明顯的相關(guān)趨勢。當(dāng)苯甲酸濃度為0.40 g/L時，活性炭表面羧基含量為0.4074 mmol/g，羰基含量減少為零。在140

5、℃，HgO初始濃度為20μg/m3，純氮?dú)夥諊碌墓潭ù参焦瘜?shí)驗(yàn)表明，原始活性炭對汞的吸附效果最差，其飽和吸附容量為159μg/g。隨著苯甲酸濃度增加，改性活性炭對汞的吸附效果均有所提高，整體呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，其中，當(dāng)苯甲酸浸漬濃度為0.18 g/L時，活性炭對Hg0的飽和吸附容量最大，為240μg/g。對吸附汞前后活性炭表面特性進(jìn)行分析，結(jié)果表明在活性炭吸附汞的過程中，化學(xué)吸附起主導(dǎo)作用，活性炭表面含氧官能團(tuán)，主要是羧基和羰基