載銀活性炭纖維汞吸附和熱脫附的研究.pdf

1、燃煤電廠煙氣汞的排放控制是目前國際上一大研究熱點。控制燃煤煙氣汞的排放，有效的方法是利用吸附劑吸附，這就需要一種高效、低成本的汞吸附劑，這種符合要求的新型煙氣汞吸附劑的研究開發(fā)已成為一個新興的熱門課題。
　　 采用銀氨溶液浸漬法對活性炭纖維進行載銀，以載銀活性炭纖維為氣態(tài)汞吸附劑，測定了吸附劑的汞飽和吸附量，研究了汞吸附性能及其影響因素、熱脫附再生性能、吸附-脫附循環(huán)中汞吸附性能的衰減規(guī)律，分析了載銀活性炭纖維用于煙氣脫汞的可行

2、性和經(jīng)濟性。同時，為與載銀活性炭纖維比較，對活性炭纖維汞吸附和熱脫附也進行了較為詳盡的研究。
　　 1、采用片狀吸附體方式分別對載銀活性炭纖維和活性炭纖維的汞飽和吸附容量進行了測定。70℃下載銀活性炭纖維（載銀量14.07％）汞飽和吸附容量為192.3mg/g，活性炭纖維汞飽和吸附容量為29.4mg/g，分別為普通活性炭的48~192倍和7~29倍。載銀活性炭纖維汞飽和吸附容量為活性炭纖維的6.54倍，說明活性炭纖維經(jīng)載銀后能顯

3、著提高其汞吸附性能。
　　 2、采用筒狀吸附體方式研究了載銀活性炭纖維和活性炭纖維的汞吸附性能及影響因素。載銀活性炭纖維和活性炭纖維的汞吸附性能均受吸附溫度、停留時間、H2O(g)的影響。對于載銀活性炭纖維，吸附溫度升高，汞吸附效率降低；汞濃度為5263.5μg/m3、停留時間均為0.1s時，140℃下汞吸附效率在0~60min和60~300min內(nèi)分別比70℃時低約35個百分點和20個百分點；停留時間延長，汞吸附效率增加；H2

4、O(g)的存在有利于汞吸附，但H2O(g)含量過高又使汞吸附效率略有降低。對于活性炭纖維，吸附溫度升高，汞吸附效率先增加后降低；汞濃度為5263.5μg/m3、停留時間均為0.1s時，90℃下汞吸附效率在0~20min、20~45min、45~300min三個時間段內(nèi)分別比70℃下高約15個百分點、10個百分點和3個百分點，140℃時汞吸附效率在0~55min和55~300min內(nèi)分別比90℃時低約12個百分點和5個百分點；延長停留時間

5、和添加H2O(g)對汞吸附均有利。
　　 3、載銀活性炭纖維汞吸附性能優(yōu)于活性炭纖維。當汞濃度為5263.5μg/m3、
　　 停留時間均為0.1s時，70℃下載銀活性炭纖維汞吸附效率在0~20min、20~80min、80~300min三個時間段內(nèi)分別比活性炭纖維高出約27個百分點、40個百分點和24個百分點，90℃下均添加體積分數(shù)7％H2O(g)情況下載銀活性炭纖維汞吸附效率在0~20min、20~55min、55~

6、300min三個時間段內(nèi)分別高出活性炭纖維約14個百分點、26個百分點和12百分點。
　　 4、采用掃描電鏡分析了吸汞載銀活性炭纖維和吸汞活性炭纖維上汞的形態(tài)及分布特征。載銀活性炭纖維的銀主要以銀原子薄層分布于活性炭纖維上，也有微米級和亞微米級金屬銀粒子散布于活性炭纖維上；汞只吸附在含銀活性點上，與銀粒子結(jié)合生成銀汞齊后，吸汞前形狀不規(guī)則的銀粒子變成形狀較規(guī)則的銀汞齊顆粒，且主要分布于活性炭纖維微晶的晶棱交界處?；钚蕴坷w維吸附的

7、汞有三種形態(tài)，即不規(guī)則狀微米級灰暗色顆粒、連片分布的亞微米級灰暗色顆粒、形如“爆米花”的微米級白色顆粒。前兩者占絕大多數(shù)，為物理吸附的汞，后者很少，為化學吸附生成的氧化汞。
　　 5、載銀活性炭纖維和活性炭纖維兩者的汞吸附機理有很大不同。汞在活性炭纖維上的吸附呈多分子吸附，符合BET多分子吸附理論。由于活性炭纖維表面力場的不規(guī)則，多分子汞顆粒呈現(xiàn)不規(guī)則狀不規(guī)則形狀。對于載銀活性炭纖維，由于銀與汞有很強的結(jié)合力，故汞全部吸附在活性

8、炭纖維的銀活性位上，沒有銀的地方未見汞吸附。
　　 6、載銀活性炭纖維的汞吸附過程可以分為4個階段：外擴散、選擇性吸附、銀汞相溶并汞齊化、再吸附?；钚蕴坷w維的汞吸附過程可分為3個階段：外擴散、內(nèi)擴散、表面吸附。載銀活性炭纖維和活性炭纖維的汞吸附過程可能都屬內(nèi)擴散控制。
　　 7、采用熱重分析與掃描電鏡分析相結(jié)合的方法研究了載銀活性炭纖維和活性炭纖維汞飽和后的熱脫附特性。對于汞飽和載銀活性炭纖維，汞脫附發(fā)生在100℃~65

9、0℃溫度范圍內(nèi)，且450℃后脫附速率大大加快，在70min內(nèi)從50℃升溫至650℃，汞脫附率為85.74％。因吸附汞而富集于晶棱交界處的銀，經(jīng)熱脫附后變成均勻彌散于活性炭纖維表面的亞微米級和納米級球狀銀顆粒，僅有少量微米級顆粒可能殘有未脫附的汞。對于汞飽和活性炭纖維，汞脫附發(fā)生在100℃~230℃溫度范圍內(nèi)，在40min內(nèi)從50℃升溫至350℃，汞脫附率為69.93％；物理吸附的金屬汞易于脫附，氧化汞難以脫附，且在熱脫附過程中有金屬汞向

10、氧化汞的轉(zhuǎn)化。
　　 8、在筒狀吸附體的汞吸附–熱脫附循環(huán)實驗中，載銀活性炭纖維的汞吸附性
　　 能衰減程度低。在汞濃度為5263.5μg/m3、停留時間均為0.1s、吸附溫度70℃下，循環(huán)實驗至第5次時，在300min內(nèi)的汞吸附效率比第1次時平均低約6個百分點；H2O(g)的存在能抑制汞吸附–熱脫附再生循環(huán)中汞吸附性能的衰減。
　　 9、設(shè)計了一套由6個相同脫汞單元組成的多層格式吸附脫汞裝置，預算脫汞運行成本僅