锌冶炼副产物制备硫化锌吸附剂脱除气态汞的研究

基于以废治废的理念,以锌冶炼过程中产生的高硫渣和次氧化锌为原料,通过高温硫化的方式制备金属硫化锌吸附剂,采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积分析(BET)等方法对不同焙烧温度和焙烧时间下制备的硫化锌吸附剂进行表征分析,并考察不同烟气温度和烟气成分对吸附剂脱汞性能的影响.实验结果表明:在焙烧温度和保温时间分别达到250℃和60 min后可实现硫化锌吸附剂的成功制备,且表面形成大量的介孔孔洞;制备的ZnS-250℃-90 min具有最佳的吸附性能,在烟气温度150℃以内,对气态单质汞(Hg^(0))的平均吸附效率在99%以上,且对烟气中的O_(2)、SO_(2)和H_(2)O具有较高的抗性;在模拟锌冶炼烟气成分和半穿透条件下,ZnS-250℃-90 min对Hg^(0)的吸附容量可达3.04 mg·g^(-1),优于常规金属硫化物吸附剂;硫化锌吸附剂表面的不饱和短链硫(Sx2-)为Hg^(0)的关键活性位点,其可与烟气中的Hg^(0)反应化学吸附反应,形成稳定的HgS,从而实现烟气中Hg^(0)的净化;采用热脱附和多硫化物浸渍可实现吸附剂的循环再生,五次循环后吸附剂对Hg^(0)的吸附效率保持在98%以上,汞以单质汞的形式得到回收.本研究不仅为锌冶炼行低成本汞污染控制和汞资源化利用提供了基础,也为锌冶炼废弃物再利用提供支撑,促进锌冶炼行业的绿色生产.

钼硫硒复合物吸附剂的制备及从冶炼烟气中捕获单质汞的机理

为了实现冶炼烟气中气态单质汞的高效净化,本文采用硒硫阴离子复合策略制备了一系列钼硫硒复合物吸附剂(MoS_(x)Se_(y))材料。首先,采用SEM、TEM和EDS方法确定了MoS_(x)Se_(y)的微观结构和元素成分;其次,采用XRD和Raman分析了MoS_(x)Se_(y)的物相组成;第三,采用XPS技术确定了MoS_(x)Se_(y)表面的元素价态;最后,研究了MoS_(x)Se_(y)对Hg0的吸附效率的影响,并评价其吸附性能。研究结果表明:制备的MoS0.5Se2.1吸附剂具备最佳的Hg0吸附性能,且在50~150℃的温度范围内保持了良好的Hg0吸附性能,最佳吸附效率和吸附速率可达97.86%和7.05μg/(g·min);烟气中的O_(2)和H2O会对MoS0.5Se2.1吸附剂产生抑制作用,但SO_(2)可在一定程度上促进吸附剂对Hg0的吸附;当突破阈值为25%时,MoS0.5Se2.1对应的Hg0吸附容量高达47.1 mg/g,远高于其他常规吸附剂;在低温下(<100℃),S_(n)^(2-)和Se-S_(n)^(2-)为主要的吸附位点,其与Hg0发生化学吸附,形成稳定的HgS和HgSe;而在高温下(>150℃),仅Se-S_(n)^(2-)是主要吸附位点,HgSe为主要的吸附产物;硒掺杂策略不仅可以增加吸附位点数量,而且可以提高吸附位点的热稳定性,从而实现了宽温度窗口下Hg0的高效脱除。