溴素改性ESP飞灰脱汞机理的实验研究

燃煤飞灰因含有残炭(UBC)及少量过渡金属元素而被认为是一种具有工业应用前景的价廉高效脱汞吸附剂。然而由于飞灰的成分、结构及性质复杂,在烟道中与汞的反应机理尚不统一清晰。文中在固定床上对4种燃煤电厂静电除尘器(ESP)飞灰(FA)及1%NH4Br改性后的ESP飞灰(NBFA)进行了汞吸附实验,分别考查了N2及模拟烟气气氛对吸附剂汞吸附的影响,利用X射线荧光光谱法(X-ray fluorescence spectrometry,XRF)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对其汞吸附能力的影响因素进行了分析。利用程序升温脱附(temperature programmed desorption,TPD)探讨了改性飞灰对汞的吸附机理。结果表明溴化铵改性可显著增加NBFA的汞吸附性能,且在模拟烟气下汞吸附能力大大增强;烟气中酸性气体的存在能极大的促进Hg^0的氧化,其中75%的Hg^0被氧化,只有25%Hg^0被吸附在飞灰表面。溴素改性飞灰对Hg^0的作用机制主要遵循Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal机理,而飞灰含有的无机组分对Hg^0的氧化作用遵循Mars-Masessen机理;在飞灰表面主要生成的是HgB r2和HgO,UBC含量高的飞灰表面还会生成HgS和Hg_2(NO_3)_2。根据实验结果,飞灰对汞吸附氧化主要以Langmuir-Hinshelwood和Eley-Rideal机理为主,伴随有微弱的Mars-Masessen机理。

烟气组分对汞吸附影响的程序升温脱附

目前燃煤烟气活性炭脱汞技术已经很成熟,但机理方面的相关研究甚少或不全面,为了探讨汞与活性炭在燃煤烟气中的反应路径,本文在固定床上对商业活性炭(FAC)和1%NH4Br改性活性炭(NBAC)进行了汞吸附实验,分别考察了O2、SO_2、CO_2、NO及其混合烟气组分对吸附剂汞吸附的影响,然后利用程序升温脱附(temperature programmed desorption,TPD)技术分析了烟气组分对汞吸附的影响机理。固定床测试结果表明溴化铵改性可显著增加活性炭汞吸附性能,O2、CO_2及NO可促进NBAC对汞的吸附,其中NO最好,而SO_2抑制NBAC对汞的吸附。TPD结果表明,溴素改性促进NBAC表面负载的溴与Hg0结合生成Hg Br2,O2存在促进了Hg0的氧化生成Hg O,NO存在显著增加了Hg2(NO3)2的生成。SO_2与Hg0对活性炭表面的官能团存在竞争吸附的关系,生成C—S,与Hg0反应生成Hg S。CO_2对NBAC吸附Hg0的反应机理影响不大。