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活性炭吸附去除烟气中的元素汞
文章作者：韩研网络部 更新时间：2020-6-29 16:57:20

　　活性炭吸附去除烟气中的元素汞，活性炭吸附材料的延伸用途。

　　活性炭具有丰富的多孔结构，因此具有汞的吸附存储能力。汞是一种高度危险的污染物，尤其是汞蒸气。尽管煤中存在浓度很低，但每年任有大量的汞从燃煤电厂释放到大气中。不同的煤炭等级和生产现场的运行条件导致最终烟气中存在各种形式的汞。烟气中存在的汞种类可分为三种形式：元素汞，氧化汞和颗粒结合汞。其中，氧化汞和颗粒结合汞快盈VIII可通过湿法烟道气脱硫或除尘系统(如织物过滤器和静电除尘器)去除。然而，元素汞占汞总量的75%以上，并且由于其稳定性，高挥发性和在水中的不溶性，很难通过现有的空气污染控制装置去除。

　　为了活性炭能更好的吸附汞，使用一些具有高亲合性的化学物质，如硫，卤素和过渡金属氧化物来处理活性炭进行强化。因为它们的氧化和增强的化学吸附容量为活性炭吸附汞提供了优良的去除性能。本次我们使用的活性炭是由含钴生物物质为原料在不同温度下生产的(图1)，经过实验测试对元素汞的吸附效果。

快盈VIII　　图1：在不同温度下生产的活性炭扫描电子显微镜图像。

　　活性炭对元素汞的去除测试

　　在不同的反应温度条件下，研究了在不同热解温度下形成的活性炭对元素汞的去除效率。如图所示​图2，300炭和500炭在50–250°C时表现出较差的元素汞去除活性，在此温度范围内去除效率未达到20%以上。在较低的热解温度下生产的样品中含氧官能团较多，并且其元素汞去除效率较差，含氧官能团在元素汞的催化氧化中并不占优势。这些结果可能是由于在较低温度下热解时在活性炭的表面孔隙不足。使用600炭，700炭和900炭时，元素汞的去除效率随较高的反应温度而增加，而当反应温度进一步升高至>200°C时，元素汞的去除效率则降低。这很可能是由于抑制元素汞的物理吸附和吸附的元素汞脱附的综合作用。当反应温度约为150°C时，活性炭表现出相对较高的元素汞去除效率。

快盈VIII　　图2：在各种热解温度下，活性炭的元素汞去除效率是反应温度的函数。

　　烟气成分对活性炭吸附元素汞的影响

　　去除元素汞通常需要气相氧气。为检测的氧气的影响对活性炭的汞除去性能，700炭在不同的氧气浓度下测试汞的去除率。在不添加墙漆的情况下，平均除汞效率低于60%，并在1 h后降低。随着氧气浓度增加至3%，除汞效率提高至70%，并在一定的反应时间后呈现出略微下降的趋势。这些结果表明，元素汞的去除可能包括与氧气的某些化学反应。元素汞可以首先被吸附到催化剂的表面活性位上，然后与晶格氧和/或化学吸附的氧反应形成Hg–O–M–O x–1的弱结合物种。然后，可以通过气相氧补充消耗的晶格氧和/或化学吸附的氧。然而，晶格氧和/或化学吸附氧的供应有限将被逐渐消耗。此外，发现3%氧气的浓度不足以完全补充晶格氧和/或化学吸附的氧，而氧含量增加至6%导致元素汞去除效率显着增加。总体而言，发现气相氧气在汞的去除中起着重要作用，氧气的浓度最好为6%。

　　对于活性炭吸附烟气中的元素汞。除汞测试表明，热解温度为700°C时，活性炭的除汞效率为86%。氧气的存在促进了元素汞的去除。当热解温度升至900°C时，活性炭趋于团聚，导致结晶相粒径急剧增加，从而抑制了元素汞的去除。但在更高的热解温度下会增加。活性炭的BET表面非常差，当热解温度不高于500°C时，几乎不会产生钴元素，导致除汞效率低。无论如何，活性炭可以用于吸附去除元素汞，而不是通过化学改性添加钴，从而可以在燃煤烟气中去除汞。

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