改性酚醛泡沫脫除煙氣中Hg0的研究.pdf

1、汞作為一種大氣污染物，因其高毒性、高穩(wěn)定性，受到越來越多的關(guān)注，其主要來源是煤炭燃燒。本文選擇有機(jī)物、氧化物、金屬化合物以及礦物等作為改性劑，利用樹脂改性法、內(nèi)改性法及外改性法等制備改性酚醛泡沫，改善酚醛泡沫表面化學(xué)性質(zhì)，提高樣品脫汞能力，并結(jié)合多種方法，對(duì)脫汞機(jī)理進(jìn)行研究。
　　選用對(duì)硝基苯酚、硝酸作為改性劑制備改性酚醛泡沫。兩種改性劑對(duì)酚醛泡沫的表面物理形貌均無明顯影響；對(duì)硝基苯酚和硝酸均可在酚醛泡沫內(nèi)引入硝基官能團(tuán)，且后者還

2、可引入大量羰基；羰基降低酚醛泡沫的熱分解溫度。PF-0的汞吸附量?jī)H為0.46μg/g，而PF-12％NO2的汞吸附量為1.45μg/g，PF-HNO3-5的汞吸附量為14.63μg/g，表明硝基可以提升酚醛泡沫的脫汞能力。硝酸改性引入羰基使酚醛泡沫的脫汞能力的提升更為明顯。氧氣參與Hg0在酚醛泡沫表面的吸附反應(yīng)，并且與Hg0存在競(jìng)爭(zhēng)吸附。Hg0在對(duì)硝基苯酚和硝酸改性樣品表面均為化學(xué)吸附。
　　選用過氧化氫、高錳酸鉀、次氯酸鈉作為改

3、性劑制備氧化改性酚醛泡沫。過氧化氫對(duì)酚醛泡沫表面物理結(jié)構(gòu)和熱解性能的影響不大，但可以引入羰基；次氯酸鈉會(huì)使得泡孔出現(xiàn)一定程度的擴(kuò)張，但對(duì)熱解性能和表面官能團(tuán)的影響不大；高錳酸鉀則會(huì)侵蝕酚醛泡沫，并在表面留有顆粒狀二氧化錳，對(duì)泡沫結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，并引入羰基和C-Mn鍵，使樣品在低溫區(qū)和高溫區(qū)更易發(fā)生分解。PF-H2O2-5的汞吸附量為1.27μg/g，高于PF-0的0.46μg/g；PF-KMnO4-0.1的汞吸附量最高，為46.60μ

4、g/g，但當(dāng)高錳酸鉀浸漬液濃度過高時(shí)，有益官能團(tuán)可能會(huì)因?yàn)榍治g而溶解到溶液中，使得改性樣品的汞吸附量下降；次氯酸鈉對(duì)樣品的汞吸附量基本無影響。Hg0在PF-KMnO4-0.1和PF-H2O2-5表面均發(fā)生化學(xué)吸附，主要是因?yàn)镠g0可以與表面的羰基和二氧化錳顆粒中的氧原子結(jié)合。
　　選用氯化鈰、氯化錳、氯化鑭、氯化鈷等作為改性劑制備金屬改性酚醛泡沫。所有金屬改性酚醛泡沫的表面物理形貌均無明顯變化；氯化鈷、氯化鑭等會(huì)在酚醛泡沫內(nèi)引入

5、C-金屬的化學(xué)鍵，且氯化鈷與氯化鑭同時(shí)作為改性劑時(shí)，會(huì)促進(jìn)該化學(xué)鍵的形成；大多數(shù)金屬元素是以硫酸鹽形式存在，而在PF-La&Co和PF-La&Mn中，金屬Co和Mn則是以無定形態(tài)存在；除PF-Mn和PF-La&Ce外，其他樣品在高溫區(qū)的分解速率均明顯高于未改性樣品。氯化鑭改性與氯化鈷改性會(huì)有協(xié)同作用，可以促進(jìn)樣品對(duì)Hg0的吸附，PF-La&Co的汞吸附量為2.53μg/g；氯化鑭改性與氯化錳改性則存在抑制作用，PF-La&Mn的汞吸附量

6、僅為0.96μg/g。Hg0在PF-La&Co表面的吸附類型為化學(xué)吸附。
　　選用石材廠廢棄的花崗巖粉體、稀鹽酸作為改性劑制備礦物改性酚醛泡沫。正交實(shí)驗(yàn)表明，Gr-3的汞吸附量最大，為2.99μg/g；四個(gè)制備條件對(duì)樣品脫汞能力的影響由大到小為：粉體添加量>浸漬時(shí)間>粉體粒徑>鹽酸濃度。改性過程對(duì)樣品Gr-3中的酚醛泡沫的物理形貌及表面官能團(tuán)影響不大，但樣品Gr-3中的花崗巖顆粒表面因?yàn)辂}酸的侵蝕出現(xiàn)一些孔洞。鹽酸對(duì)花崗巖粉體的侵

7、蝕，浸漬過程中生成的金屬氯化物均可促進(jìn) Hg0的吸附。Hg0在樣品 Gr-3表面的吸附屬于化學(xué)吸附。
　　幾種改性方法比較后得知，使用硝酸、高錳酸鉀所制備的改性酚醛泡沫的脫汞能力較高。脫汞機(jī)理方面，羰基和硝基，一方面可以吸附氣體中的氧分子，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚匝踉樱∣*），另一方面自身中的氧原子直接與 Hg0相結(jié)合；二氧化錳及其他金屬氧化物等則主要是依靠變價(jià)性能，將自身的氧原子同 Hg0結(jié)合生成HgO。此外，在某些特定活性區(qū)域（如金