基于我國(guó)燃煤電廠普遍對(duì)常規(guī)大氣污染物煙塵、SO2和NOx實(shí)施超低排放的背景，綜述了除塵設(shè)備、脫硫系統(tǒng)和脫硝設(shè)施對(duì)顆粒態(tài)汞、氧化態(tài)汞和元素態(tài)汞協(xié)同控制的技術(shù)特點(diǎn)和效果。同時(shí)比較分析了多種煙氣脫汞技術(shù)，如氧化吸收法、吸附法和催化氧化法等的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。研究結(jié)果可為我國(guó)燃煤電廠實(shí)施更為嚴(yán)格的汞排放標(biāo)準(zhǔn)后技術(shù)的選擇和新型脫汞技術(shù)的研發(fā)提供有益的參考。
眾所周知，能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，我國(guó)獨(dú)特的能源結(jié)構(gòu)決定了在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能源以煤炭為主的格局難以改變。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前燃煤發(fā)電廠約占國(guó)家能源供應(yīng)的70%左右，預(yù)計(jì)2050年該比例仍會(huì)在50%以上。
燃煤排放的大量常規(guī)污染物，煙塵、SO2和NOX等和非常規(guī)污染物，重金屬等引起了一系列生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康問(wèn)題，受到黨和政府的高度重視和國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注。應(yīng)對(duì)近幾年嚴(yán)峻的大氣污染形勢(shì)，為了實(shí)現(xiàn)燃煤煙氣污染物的有效減排，我國(guó)政府提出了嚴(yán)格的煙氣污染物排放要求，規(guī)定燃煤電廠達(dá)到或接近燃?xì)怆姀S的污染物排放限值。
2014年至2015年間，我國(guó)燃煤發(fā)電行業(yè)在國(guó)家環(huán)保政策的推動(dòng)下，提出了“超低排放”的減排目標(biāo)，各發(fā)電集團(tuán)以及地區(qū)各行政區(qū)紛紛制定了“超低排放”的目標(biāo)和計(jì)劃并付諸實(shí)施，對(duì)緩解我國(guó)大氣污染，改善空氣質(zhì)量做出了重要貢獻(xiàn)。
值得關(guān)注的是，燃煤過(guò)程排放的重金屬尤其汞具有高毒性、不可降解性和生物積累性，將對(duì)生態(tài)環(huán)境和人群健康產(chǎn)生長(zhǎng)期危害。包含美國(guó)在內(nèi)的140多個(gè)國(guó)家于2013年10月簽署了國(guó)際汞公約(水俁公約)，該公約于2017年8月16起在我國(guó)正式生效。
鑒于大量的汞源自煤炭燃燒，(水俁公約)中明確提出了燃煤電站和工業(yè)鍋爐汞排放控制的要求。同時(shí)，在我國(guó)修訂的燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)中，規(guī)定汞污染排放限值低于30μg/m3。
該標(biāo)準(zhǔn)目前被認(rèn)為是啟示性的，多家電廠測(cè)試表明，燃煤電廠煙氣汞排放濃度均遠(yuǎn)低于該排放限值，尤其超低排放系統(tǒng)的協(xié)同控制。但參照美國(guó)燃煤電廠汞排放限值，即煙氣總汞排放濃度為1.5μg/m3排放要求，我國(guó)作為重要的協(xié)議簽約國(guó)和汞排放大國(guó)，將在未來(lái)幾年內(nèi)提出更高的減排要求。因此，燃煤電廠汞排放控制將面臨著巨大的環(huán)境壓力。
燃煤煙氣汞排放控制技術(shù)主要可分成燃燒前脫汞、燃燒中脫汞和燃燒后脫汞。燃燒前脫汞可通過(guò)洗煤和型煤加工等手段脫除煤炭中的硫分、灰分和汞等組分，其缺點(diǎn)是處理成本高及需對(duì)處理過(guò)程中產(chǎn)生的含汞廢水做進(jìn)一步處理;另外，還可以通過(guò)熱解、氣化等手段釋放煤炭中的汞，實(shí)現(xiàn)脫汞凈化。
段鈺鋒等和羅光前等對(duì)不同的煤種進(jìn)行了一系列的熱解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)，煤炭中90%以上的汞可被釋放。燃燒中脫汞主要通過(guò)低氮燃燒器和在爐膛中噴射吸附劑和溴化物等方式實(shí)現(xiàn)汞的轉(zhuǎn)化與脫除。
而燃燒后脫汞主要通過(guò)其它煙氣凈化設(shè)備如除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)和脫硝系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)協(xié)同捕集和吸;為了實(shí)現(xiàn)高效脫汞，常采用活性炭或含溴活性炭噴射技術(shù)，但存在運(yùn)行成本高和含汞活性炭難以處理的問(wèn)題;從降低污染控制設(shè)備投資和運(yùn)行成本角度，利用催化劑和各種氧化劑將煙氣中氣態(tài)汞轉(zhuǎn)化為氧化態(tài)汞，實(shí)現(xiàn)多污染物一體化脫除已成為燃燒后脫汞的研究熱點(diǎn)。
總體上，當(dāng)前對(duì)燃燒前和燃燒中脫汞技術(shù)的研究及應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外的研究較少，而對(duì)燃燒后脫汞，活性炭或含溴活性炭噴射技術(shù)似更為成熟。由于經(jīng)濟(jì)方面原因及標(biāo)準(zhǔn)的要求，國(guó)內(nèi)燃煤電廠尚未大規(guī)模開(kāi)展大規(guī)模工程應(yīng)用。因此面對(duì)我國(guó)能源電力的巨大污染物減排壓力和國(guó)際履約需求，研發(fā)高效、低成本的燃煤煙氣脫汞技術(shù)十分必要。
1現(xiàn)有污染物控制設(shè)備對(duì)煙氣中汞的協(xié)同脫除
目前，在燃煤煙氣中煙塵、SO2和NOx常規(guī)污染物達(dá)到超低排放政策推動(dòng)下，我國(guó)燃煤電廠幾乎全部安裝了高效脫硝、除塵和脫硫裝置，這些裝置對(duì)煙氣中存在的顆粒態(tài)汞(HgP)、氧化態(tài)汞(Hg2+)和元素態(tài)汞(Hg0)均具有一定程度上的協(xié)同脫除效果。因此在國(guó)內(nèi)大部分燃煤電廠尚未安裝單獨(dú)脫汞裝置而實(shí)現(xiàn)汞污染物減排，研究現(xiàn)有煙氣污染物控制設(shè)備協(xié)同脫汞技術(shù)或手段具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.1煙氣脫硝裝置對(duì)煙氣中汞的協(xié)同脫除
燃煤電站應(yīng)用廣泛且成熟的煙氣脫硝技術(shù)為選擇性催化還原(SCR)工藝，其中常用的SCR催化劑主要由由釩、鈦、鎢和鉬等金屬混合物組成。研究表明，該類(lèi)催化劑表面以釩為中心的活性點(diǎn)位可催化Hg0發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的Hg2+可在煙氣脫硫系統(tǒng)中被吸收。
通過(guò)煙氣脫硫系統(tǒng)前和后汞測(cè)試結(jié)果比較可以間接判斷，SCR裝置對(duì)煙氣中的Hg0具有協(xié)同脫除作用。進(jìn)一步的研究還發(fā)現(xiàn)，Hg0的氧化會(huì)受到包括煙氣成分、催化劑組成及制備溫度和反應(yīng)溫度等多種因素在內(nèi)的多重影響。
一般認(rèn)為，SCR催化劑并沒(méi)有在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)NOx的還原和Hg0的氧化。其中，NOx的還原在SCR裝置的入口附近實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵搮^(qū)域NH3濃度較高。大量的NH3分子占據(jù)了SCR催化劑表面的活性點(diǎn)位，進(jìn)而發(fā)生NOx的還原反應(yīng);而Hg0的氧化反應(yīng)則會(huì)在SCR的后部區(qū)域發(fā)生，這是應(yīng)為該區(qū)域大部分NH3已被大量消耗，而此時(shí)占據(jù)催化劑表面的則主要是HCl或Cl2等組分，因而由Cl參與發(fā)生Hg0的氧化反應(yīng)。
但關(guān)于Hg0的詳細(xì)氧化機(jī)制處于研究階段，尚未形成準(zhǔn)確的定論。Naik等認(rèn)為Hg0在SCR催化劑表面的氧化過(guò)程為:V2O5表面吸附HCl，隨后與氣態(tài)的Hg0或吸附在V2O5表面的Hg0發(fā)生反應(yīng)。ShengH等則認(rèn)為HCl被吸附在V2O5/TiO2表面產(chǎn)生活性氯，其可與鄰近吸附態(tài)Hg0發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生汞的形態(tài)轉(zhuǎn)化。
此外，研究人員還通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)在SCR催化劑上檢測(cè)到Cl2的存在，推斷Hg0的氧化也可能源自Deacon反應(yīng)，如方程式(1)所示。雖然學(xué)術(shù)界對(duì)SCR催化氧化Hg0的機(jī)理說(shuō)法不一，但大量的研究結(jié)果證實(shí)，
HCl和Hg0均可在催化劑表面吸附，因此利用Langmuir-Hinshelwood機(jī)制解釋Hg0氧化機(jī)理更為合理，即吸附于催化劑表面的Hg0和氧化劑物種發(fā)生反應(yīng)，Hg0被氧化為Hg2+。
4HCl+O2→2H2O+Cl2(1)
1.2除塵裝置對(duì)煙氣中汞的協(xié)同脫除
燃煤煙氣中HgP的含量則取決于煤中汞的含量、煤質(zhì)的性質(zhì)、鍋爐燃燒方式等，其大多存在于煙塵中或被吸附在煙塵表面，因此燃煤電廠除塵裝置對(duì)HgP的協(xié)同脫除效果主要取決于除塵效率。同時(shí)由于除塵裝置前端裝有煙氣脫硝系統(tǒng)，SCR催化劑可將煙氣中的Hg0轉(zhuǎn)化成易溶性的Hg2+，其易于被吸附在煙塵顆粒物表面，進(jìn)而在除塵裝置內(nèi)被協(xié)同脫除。相對(duì)而言，除塵裝置前端安裝SCR脫硝系統(tǒng)后的機(jī)組脫汞效果明顯優(yōu)于未安裝SCR的機(jī)組。
傳統(tǒng)的靜電除塵器(ESP)除了可以系統(tǒng)脫除煙氣中的吸附在顆粒表面上的HgP，還可以將部分Hg0氧化，這是因?yàn)殡姵龎m器電暈放電產(chǎn)生的臭氧可將Hg0氧化為Hg2+。另外電暈放電產(chǎn)生的紫外線和高能電子流也可促進(jìn)Hg0向Hg2+的轉(zhuǎn)化。
但由于燃煤煙氣中HgP的含量不高，所以傳統(tǒng)的靜電除塵器對(duì)煙氣中汞的脫除效率普遍偏低。超低排放改造的工程試驗(yàn)測(cè)試還發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)ESP前端加裝低溫省煤器，可有效提高除塵器對(duì)煙氣汞的協(xié)同脫除效率。這是因?yàn)闊煔饨?jīng)過(guò)低溫省煤器后，煙氣溫度一般低于酸露點(diǎn)的90℃左右，形成的SO3酸霧可與Hg2+結(jié)合，甚至將Hg0氧化形成HgSO4，其被煙塵包裹后進(jìn)入除塵器，并隨著煙塵被ESP捕獲而被脫除。除了ESP，由于除塵效率高，袋式除塵器(FF)對(duì)HgP也具有良好脫除效果。
此外，為了滿(mǎn)足常規(guī)污染物超低排放的要求，多數(shù)燃煤電站在脫硫系統(tǒng)后加裝了濕式電除塵器(WESP)，其集塵板上水膜的洗滌作用可以進(jìn)一步脫除粉塵、SO3和氣溶膠等污染物，同時(shí)還可有效的協(xié)同脫除煙氣中的汞。與常規(guī)電除塵器和布袋除塵器不同的是，WESP對(duì)Hg0、Hg2+和HgP均具較好的的脫除效果，且對(duì)三種形態(tài)汞的平均脫除效率分別可達(dá)32%～40%、72%～82%、33%～100%。
1.3脫硫裝置對(duì)煙氣中汞的協(xié)同脫除
目前，燃煤電站控制煙氣中SO2主要采用濕法煙氣脫硫系統(tǒng)(WFGD)，而脫硫裝置對(duì)煙氣中汞的協(xié)同脫除主要體現(xiàn)在對(duì)Hg2+的吸收，這是因?yàn)榕cHg0不同的是，Hg2+易溶于水。由于Hg0易揮發(fā)且難溶于水，WFGD對(duì)煙氣中Hg0的脫除效率幾乎為零，因此WFGD對(duì)煙氣中總汞的脫除效率取決于Hg2+占煙氣汞的比例。研究表明，脫硫系統(tǒng)的液氣比和漿液pH等因素均對(duì)WFGD協(xié)同脫汞效率產(chǎn)生影響。
研究證實(shí)，當(dāng)煙氣經(jīng)過(guò)濕法煙氣脫硫系統(tǒng)時(shí)，煙氣中部分Hg2+可被還原為Hg0，導(dǎo)致脫汞效率下降。這可能因?yàn)閲娙氲臐{液在脫硫劑表面形成一層水膜，而煙氣中的Hg2+和Hg0會(huì)在水膜上發(fā)生反應(yīng)生成Hg22+，然后與漿液液滴上的OH-發(fā)生反應(yīng)生成Hg0和HgO，后者可與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)生成Hg0和SO3。
另外，Hg2+被還原為Hg0的反應(yīng)也可能由于脫硫劑液滴與煙氣中的SO2反應(yīng)生成具有還原能力的亞硫酸鹽或硫酸鹽，進(jìn)而與煙氣中的Hg2+反應(yīng)生成Hg2SO4或HgSO4，而Hg2SO4或HgSO4可發(fā)生分解，使得Hg0再釋放。因此，如何有效抑制脫硫系統(tǒng)內(nèi)Hg2+的二次釋放已經(jīng)成為WFGD高效協(xié)同脫汞的研究重點(diǎn)。
2煙氣脫汞技術(shù)
跟蹤歐盟、德國(guó)和美國(guó)燃煤煙氣汞排放標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)燃煤煙氣汞排放標(biāo)準(zhǔn)將逐步趨嚴(yán)，而控制手段勢(shì)必由當(dāng)前協(xié)同脫汞向高效脫汞過(guò)渡。根據(jù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，高效煙氣脫汞技術(shù)的研究主要集中在氧化吸收法、吸附法和催化氧化法等三個(gè)方面。
2.1氧化吸收技術(shù)
近些年，國(guó)內(nèi)外在煙氣脫汞方面開(kāi)展了一些類(lèi)似的研究，主要體現(xiàn)如下幾個(gè)方面:
(1)O3脫除法，由于O3具有強(qiáng)氧化性，曾作為氧化劑用來(lái)氧化Hg0，以實(shí)現(xiàn)煙氣脫汞，結(jié)果表明，當(dāng)反應(yīng)溫度為423K時(shí)，Hg0的氧化效率可達(dá)到89%。Suchak利用O3將煙氣中不溶于水的元素態(tài)汞氧化成易溶于水的二價(jià)汞，然后在脫硫塔內(nèi)對(duì)其進(jìn)行洗滌脫除。
鑒于臭氧良好的氧化效果，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出了用黃磷乳濁液代替臭氧作為氧化劑。當(dāng)黃磷乳濁液噴淋煙氣并與其逆流接觸時(shí)，黃磷與煙氣中的氧氣反應(yīng)產(chǎn)生O3和氧原子(O)，二者可氧化煙氣中的Hg0并被濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中的石灰石漿液吸收，實(shí)現(xiàn)煙氣脫汞。
(2)氯系物種法，鑒于該類(lèi)物質(zhì)在水處理工程應(yīng)用中表現(xiàn)出的良好氧化性能，Hutson等人利用Na-ClO2在石灰石漿液中進(jìn)行了汞脫除的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試驗(yàn)。為了改進(jìn)脫除效率及降低成本，趙毅等也在鈣基濕法脫硫條件下進(jìn)行了亞氯酸鈉復(fù)合吸收劑脫汞實(shí)驗(yàn)，取得了良好的效果。
(3)過(guò)氧化氫為氧化劑，Liu用紫外光照射過(guò)氧化氫方法，開(kāi)展了煙氣脫汞實(shí)驗(yàn)研究。
(4)脈沖電暈放電法，脈沖電暈放電過(guò)程可產(chǎn)生活性自由基和氧化物種，它們能較好的氧化Hg0。
(5)尿素+KM-nO4法，F(xiàn)ang等通過(guò)濕法洗滌方式，利用復(fù)合吸收劑與煙氣中的Hg0反應(yīng)實(shí)現(xiàn)了氧化吸收脫除。
(6)“富氧型”高活性吸收劑法，利用粉煤灰、石灰石和添加劑制備了“富氧型”高活性吸收劑，采用半干法方式實(shí)現(xiàn)了煙氣脫汞。
(7)高鐵酸鉀法，該方法可實(shí)現(xiàn)高效脫汞。
(8)超價(jià)金屬氧化法，趙毅等合成了具有高氧化性的系列超價(jià)金屬氧化物，并實(shí)現(xiàn)高效脫汞。上述研究為后續(xù)研究提供了有益的參考，但均存在不同程度的不足。
對(duì)于(1)，即以O(shè)3作為氧化劑，存在需增設(shè)臭氧發(fā)生器和氣格柵、發(fā)生時(shí)需高能耗、O3氣體不穩(wěn)定，高溫下容易分解，貯存和運(yùn)輸困難等缺陷，增加了投資和運(yùn)行費(fèi)用;
對(duì)于(2)，即以氯系物種為氧化劑，由于亞氯酸鈉價(jià)格偏高，且為了提高脫汞效率，需增加試劑用量，從而導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用增加，同時(shí)在脫除產(chǎn)物種有氯離子超標(biāo)的危險(xiǎn);
對(duì)于(3)，即以過(guò)氧化氫為氧化劑，雖然在試劑價(jià)格和脫除產(chǎn)物的無(wú)二次污染方面有一定優(yōu)勢(shì)，但脫汞效率偏低，無(wú)法滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn);對(duì)于脈沖電暈放電法，存在明顯的高能耗問(wèn)題;對(duì)于尿素+KMnO4法，存在吸收劑費(fèi)用高和二次錳污染問(wèn)題;
而(6)采用富氧型”高活性吸收劑，存在脫汞偏低，無(wú)法滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn)，及現(xiàn)有脫除設(shè)備需改造的不足。
對(duì)于(7)，存在吸收劑穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性方面的問(wèn)題。
對(duì)于(8)，需要解決工藝條件與石灰石石膏法運(yùn)行條件如何匹配的問(wèn)題。鑒于上述問(wèn)題，作者團(tuán)隊(duì)開(kāi)展一系列系統(tǒng)研究，主要如下:
(1)針對(duì)濕式氧化體系在氣液傳質(zhì)方面存在一定局限性，導(dǎo)致氧化劑利用率低、氣液傳質(zhì)阻力大和氧化速率慢等問(wèn)題。提出了一種類(lèi)氣相預(yù)氧化煙氣一體化脫硫脫硝脫汞模式，制備了多種適宜熱活化的復(fù)合氧化劑，證實(shí)了熱活化方式可顯著提高復(fù)合氧化劑的分散度和反應(yīng)活性，極大地提升了反應(yīng)接觸面積、化學(xué)反應(yīng)速率和傳質(zhì)速率，在較低氧化劑/汞摩爾比下實(shí)現(xiàn)了Hg0的選擇性快速高效氧化，且在類(lèi)氣相預(yù)氧化反應(yīng)體系中可與濕法脫硫系統(tǒng)耦合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一體化脫硫脫汞的目標(biāo)。
(2)氧化法煙氣凈化技術(shù)的核心是高活性氧化物種的制備及其反應(yīng)行為的解析研究，為此系統(tǒng)研究了氣相和液相氧化反應(yīng)中的煙氣凈化過(guò)程自由基化學(xué)，重點(diǎn)探究了羥基自由基、硫酸根自由基、氯氧自由基和二氧化氯等高活性氧化物種的生成機(jī)理及詳細(xì)反應(yīng)路徑，確證了過(guò)氧化氫、過(guò)硫酸鹽和亞氯酸鹽為上述4種物種的優(yōu)良前體物，光催化和熱催化是誘導(dǎo)自由基產(chǎn)生的關(guān)鍵因素。
在復(fù)雜煙氣氛圍下，羥基自由基、硫酸根自由基、氯氧自由基和二氧化氯可協(xié)同深度氧化Hg0，在氣液相反應(yīng)中呈現(xiàn)出良好的氧化能力。
2.2活性炭吸附脫汞
和其它脫汞技術(shù)相比，活性炭吸附脫汞技術(shù)的研究和實(shí)際應(yīng)用相對(duì)成熟。研究人員對(duì)活性炭的物理和化學(xué)性質(zhì)、吸附脫汞條件、影響脫汞效率的因素開(kāi)展了較系統(tǒng)的研究。一般認(rèn)為活性炭表面官能團(tuán)的種類(lèi)和數(shù)量在吸附和氧化汞的過(guò)程具有重要作用，通過(guò)鹵族元素?fù)诫s、金屬及其化合物改性和低溫等離子體技術(shù)處理等方式可增加活性炭表面的活性位點(diǎn)，從而提高煙氣脫汞的能力。
對(duì)于純活性炭，其表面的含氧官能團(tuán)主要有羥基(—OH)、羰基(C=O)、羧基(—COOH)和內(nèi)酯基等，吸附汞的過(guò)程為這些官能團(tuán)參與的氧化反應(yīng)，其中C=O和—COOH為汞吸附的主要物種。為了提高效率，羅光前等利用低溫等離子體、煅燒和酸處理等方法來(lái)改善活性炭表面的含氧官能團(tuán)數(shù)量和種類(lèi)。
深入的研究表明，活性炭對(duì)汞的吸附作用包括物理吸附和化學(xué)吸附，當(dāng)溫度高于100℃，活性炭的比表面積對(duì)脫汞性能的影響較弱，此時(shí)影響脫汞性能的官能團(tuán)主要為酯基和羰基，可見(jiàn)增加活性炭中酯基和羰基官能團(tuán)的數(shù)量可有效提高活性炭脫汞性能，且酯基官能團(tuán)對(duì)汞的吸附能力高于羰基官能團(tuán)。
任建莉等系統(tǒng)研究了第三代活性炭材料—活性炭纖維(ACF)，利用硝酸活化、半脫附和空氣活化等處理手段改善ACF的吸附性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其脫汞性能均有顯著提升。此外，與純ACF相比，改性后的ACF表面含氧基團(tuán)C=O和—COOH的含量明顯增加。
研究還證實(shí)，載銀活性炭纖維的含氧基團(tuán)以C—O基團(tuán)為主，其銀負(fù)載后形成Ag—O—C配位鍵活性位點(diǎn)可吸附汞生成銀汞齊。其單位汞吸附量達(dá)到5.4559mg/g，是純ACF(其單位汞吸附量?jī)H為0.1653mg/g)的33倍，顯著提高了脫汞效率。
在活性炭改性研究中，鹵素元素的應(yīng)用較為廣泛。孫巍等通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn)，負(fù)載氯化硫的活性炭可在140℃條件下達(dá)到90%以上的吸附脫汞效率，且吸附脫汞效率能隨負(fù)載量的增加而增加;但當(dāng)溫度升至或超過(guò)180℃后，吸附脫汞性能急劇下降。
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)載溴活性炭對(duì)提升汞的吸附能力和增加反應(yīng)速率具有重要相關(guān)性。但在SO2存在的條件下，載溴活性炭吸附效率受到抑制。周強(qiáng)等利用搭建的模擬煙氣活性炭噴射脫汞實(shí)驗(yàn)裝置比較了活性炭和溴改性活性炭在吸附脫汞方面的性能差異，發(fā)現(xiàn)活性炭粒徑小、噴射后停留時(shí)間長(zhǎng)和煙氣汞濃度增加等因素均可增加脫汞效率，但升高煙氣溫度可導(dǎo)致脫汞效率降低。
Zhong等發(fā)現(xiàn)，碘改性活性炭對(duì)汞的捕集能力強(qiáng)于溴化物改性的活性炭，同時(shí)建立了一種通用的動(dòng)力學(xué)方程來(lái)預(yù)測(cè)碘改性活性炭吸附脫汞曲線。
由于燃煤電廠工況煙氣組分復(fù)雜，活性炭脫汞的物理吸附或化學(xué)吸附過(guò)程難以界定，SO2、NO、HCl、H2O等氣體組分與汞脫除反應(yīng)間的交互影響規(guī)律、活性炭吸附脫汞的動(dòng)力學(xué)特性等還需進(jìn)一步研究。另外，從技術(shù)應(yīng)用層面來(lái)看，活性炭脫汞技術(shù)應(yīng)關(guān)注以下問(wèn)題:
(1)活性炭吸附劑成本高;
(2)吸附劑噴射系統(tǒng)增加除塵設(shè)備的負(fù)荷，會(huì)對(duì)除塵設(shè)備產(chǎn)生影響;
(3)吸附汞的活性炭尚需二次處置等問(wèn)題。
2.3光催化氧化脫汞技術(shù)
光催化氧化脫汞技術(shù)是借助光催化氧化的手段實(shí)現(xiàn)煙氣汞脫除的重要手段，其原理是利用紫外光或可見(jiàn)光照射半導(dǎo)體材料，將電子從充滿(mǎn)的價(jià)帶激發(fā)躍遷到空的導(dǎo)帶，在價(jià)帶上產(chǎn)生帶正電的空穴，并由此產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基，高效氧化Hg0，而氧化產(chǎn)物Hg2+在吸收介質(zhì)中被吸收脫除。
與其它傳統(tǒng)脫汞技術(shù)相比，該方法具有脫除效率高、成本低、環(huán)境友好、二次污染小等優(yōu)點(diǎn)。在光催化劑的研發(fā)過(guò)程中，二氧化鈦(TiO2)因其高活性、穩(wěn)定性好、無(wú)二次污染、安全無(wú)毒和成本低等特性，已成為被廣泛研究的對(duì)象。
3結(jié)論
隨著我國(guó)燃煤電廠廣泛實(shí)施常規(guī)氣態(tài)污染物(煙粉塵、SO2和NOx)超低排放控制，大氣環(huán)境質(zhì)量得到大幅度的改善，同時(shí)煙氣除塵設(shè)備、脫硫系統(tǒng)和脫硝設(shè)施對(duì)顆粒態(tài)汞、氧化態(tài)汞和元素態(tài)汞也實(shí)現(xiàn)了有效協(xié)同控制，這些具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，也是當(dāng)前我國(guó)汞和重金屬減排的可行途徑。
隨著國(guó)內(nèi)污染物排放控制逐步與國(guó)際接軌，參照美國(guó)、德國(guó)和歐盟的標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠將來(lái)可能會(huì)實(shí)施更為嚴(yán)格的汞排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，應(yīng)盡快研發(fā)高效且經(jīng)濟(jì)的脫汞新技術(shù)，其中，發(fā)展高效、低成本、綠色復(fù)合吸收劑與用預(yù)氧化方式相結(jié)合的一體化脫硫脫硝和脫汞新工藝具有更為廣闊的應(yīng)用前景。
