富硫相硫化铜对冶炼烟气中单质汞的选择性捕获

针对高硫冶炼烟气中气态单质汞(Hg^(0))脱除难的问题,本研究采用不同方法制备了一系列的硫化铜吸附剂样品,并考察制备工艺、烟气成分、温度等因素对吸附剂从模拟冶炼烟气中脱除Hg^(0)性能的影响。采用SEM-EDS、XPS、XRD、Raman等分析表征方法对硫化铜吸附剂进行表征,并对CuS_(x)吸附剂的脱汞性能进行评价。结果表明:制备的吸附剂均为富硫相硫化铜(CuS_(x)),且一步水热法制备的硫化铜中S/Cu摩尔比(x)最高,x值可达1.34。CuS_(1.34)具有最佳的Hg^(0)吸附性能,其适用温度为75~150℃,且烟气中的O_(2)、SO_(2)和HCl有较强抗性,突破阈值为25%时吸附容量可达5.237 mg/g。利于Raman和XPS表征确定了短链硫(S_(2)^(2-))是CuS_(1.34)吸附剂脱汞的主要活性位点,S_(2)^(2-)与Hg^(0)发生化学吸附形成稳定的HgS吸附产物,且吸附剂中S/Cu摩尔比增加有利于提高S_(2)^(2-)的比例,进而提高了CuS_(x)吸附脱除Hg^(0)的性能。