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上海交通大学 硕士学位论文 燃煤烟气中零价汞的直接氧化技术研究 姓名迟遥 申请学位级别硕士 专业环境工程 指导教师晏乃强 20081201 上海交通大学硕士学位论文 摘要 第 I 页 燃煤烟气中零价汞的直接氧化技术研究 摘摘 要要 煤炭燃烧是造成汞排放的主要原因之一，烟气中的汞常以气态零价 汞（Hg0） 、气态二价汞（Hg2）及颗粒态汞（HgP，指附着在颗粒物上的 汞）三种形态存在。烟气排入大气后，零价汞可以停留很长的时间，并 且通过大气扩散可以造成全球汞污染。 现有的烟气净化装置兼具一定的除汞作用，但对不同形态汞的去除 效果则差别较大。若不增加辅助技术，都难以实现零价汞的有效控制。 能够对烟气中零价汞进行转化的方法有直接气相氧化以及催化氧化，其 中直接氧化法具有投资低，工艺简便等优点而广受关注。本文围绕直接 氧化法中所使用的氧化剂性能进行研究。 文中首先研究了卤素单质对汞的氧化能力，碘表现出最强的氧化性， 在温度为 373K 时，碘与汞反应的二级气相反应速率常数为 7.50.3 10-17 cm3⋅molecules-1⋅s-1，比溴的 3.50.310-17 cm3⋅molecules-1⋅s-1高出很 多。随着温度的增加，汞的去除率逐渐减小，并且反应二级速率常数也 逐渐变小。NO 对气态反应有较强的抑制作用，而 SO2却对表面反应有一 定抑制。在表面反应中，转速的增加起促进作用。在载碘活性炭和飞灰 存在的条件下，活性炭有着最好的表现，对汞的去除率超过了商用 Darco-Hg-LH。飞灰存在的条件下，好于普通活性炭的作用。由于实际烟 气中，飞灰占了很大的比重，所以应用的潜力还是很大的。 而后着重考察了卤素间化合物中的氯化溴，在气态反应中比较了它 与溴的氧化能力。当溴和氯化溴浓度相同时，氯化溴的氧化能力稍弱于 溴气，但是当使用相同摩尔的溴元素时，氯化溴的氧化能力则明显强于 上海交通大学硕士学位论文 摘要 第 II 页 溴气。氯和溴的结合表现出一定的协同作用，在达到同样的除汞效率的 情况下，使用氯化溴可以节约 30溴的使用量。此现象同样出现在活性 炭存在的表面反应下。同时研究了温度和烟气组分对反应的影响，得到 了和卤素单质相似的结论。最后对负载氯化溴后的活性炭吸附汞后，进 行了 X 射线光电子能谱（XPS）检测，得知活性炭吸附的汞元素中没有 零价汞，只有氧化态的汞元素在活性炭上，并且通过溴和氯的结合能的 变化，初步推测了 BrCl 的反应机理。 此外，实验还考察了氯硫化物对汞的氧化作用，与氯气相比，两种 氯硫化物对零价汞都具有更好的氧化性能。温度的升高同样对两种物质 的氧化反应有抑制作用。表面反应中，飞灰和活性炭的存在，都使得汞 去除效率大大增加。在活性炭存在下，加入 8ppmv SCl2，其对汞的去除 效率超过了商用活性炭 Darco-Hg-LH。 烟气中的组分 NO 明显地抑制了汞 的氧化去除。而当反应体系中引入飞灰或者活性炭以后，NO 的影响就不 明显了。对飞灰结合 SCl2与零价汞的反应产物进行了 XPS 分析检测。结 果表明，飞灰表面上的氧化吸附的汞都是氧化态，这说明模拟烟气中的 零价汞被氧化。并通过将卤硫化物和零价汞直接混合，改变混合比得到 了不同产物。在一定条件下，SCl2与 S2Cl2与汞反应的主要产物是 HgS。 研究表面，使用上述三类氧化剂都能达到很好的氧化除汞效果，均 具有较好的应用前景，有必要通过放大实验作进一步的测试评估。 关键词关键词燃煤烟气，零价汞，直接氧化，碘，卤素间化合物 上海交通大学硕士学位论文 摘要 第 III 页 Study on the Conversion of Elemental Mercury in Coal-fired Flue Gas by Direct Oxidation ABSTRACT Coal combustion is one of the main source of anthropogenic mercury emissions. Mercury in coal-fired flue gas often exists in three s gas phase elemental mercury Hg0, gas phase oxidized mercury Hg2 and particulate-bound mercury Hgp. once emitted into atmosphere, gas phase Hg0 could stay stable for quite a long time, and is predisposed to cause global mercury pollution through atmosphere diffusion. The degree of the difficulty in removing mercury in the coal-fired flue gas is directly determined by its existing s. The current air pollution control devices minorly have a certain effect for mercury removal, but the removal efficiency varies greatly for the different existing s of mercury. The key point of enhancing the mercury removal efficiency of WFGD is how to convert Hg0 to Hg2, which is soluble in the desulfurization solutions. The s of converting Hg0 to Hg2 in the flue gas can be achieved by two approaches, direct oxidation and catalytic oxidation. The direct oxidation has attracted great attention because of its advantage such as low investment and simple technology. The oxidation ability of iodine was first studied in this article. The 2nd-order rate constant for the reaction between Hg0 and iodine was 7.50.3 10-17 cm3⋅molecules-1⋅s-1 at 297K, much larger than that for the reaction between Hg0 and bromine. As the temperature rise, the Hg0 removal efficiency was becoming small, and so was the 2nd-order rate constant. NO showed a obvious inhibition effect on the gas-phase reaction, while SO2 displayed a certain inhibition effect on the particle involved reaction. The stirrer accelerated the reaction. When under the condition of impregnated fly ash and active carbon AC, AC showed the best perance, even surpassed the commercial used Darco-Hg-LH. The fly ash out pered the blank AC, as there is a large 上海交通大学硕士学位论文 摘要 第 IV 页 amount of fly ash in the flue gas, it also has a promising future. Then we studied the Bromine chloride BrCl, compared the oxidation ability of bromine. At the same concentration, it didn’t per as well as bromine, but when using the same amount of bromine, it did better than bromine. The effect of temperature and the component of flue gas were also researched, and it went in the same way as halogen. In the end, the impregnated AC which absorbed Hg0 was examined by XPS X-ray Photoelectron Spectroscopy, the results showed that there was only oxidized mercury there. From the XPS spectrum of bromine and chlorine, the change of binding energy, we could know the mechanism of the reaction. finally, the sulfur-chlorine compounds were studied. Compared with chloride, they displayed much better oxidation ability. The rise of temperature inhibited the reaction. In the particle involved reaction, they both increased the removal efficiency. Under the presence of AC, when injecting into 8ppmv SCl2, the removal efficiency surpassed the commercial used Darco-Hg-LH. NO showed an obvious inhibition effect on the gas-phase reaction, when there existing 180ppmv NO, the removal efficiency decreased from 22.5 to 12.2. The impregnated AC which absorb the elemental mercury was also examined by XPS, the results showed that the mercury in the flue gas was oxidized. By meddling the Sulfur-chlorine Compounds and mercury together, the product were produced. It has been identified that the main product of the oxidized mercury by sulfur-chlorine was HgS under proper cases. The result indicated that all the three kinds of oxidants above showed good Hg0 removal ability, and more research should be done in a larger scale to further determine and estimate. Keywords coal-fired flue gas, direct oxidation, elemental mercury, iodine， inter-halogen 上海交通大学硕士学位论文 上海交通大学上海交通大学 学位论文原创性声明学位论文原创性声明 本人郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律 结果由本人承担。 学位论文作者签名迟 遥 日期2009 年 2 月 28 日 上海交通大学上海交通大学 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查 阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 保密保密□，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密不保密□。√ （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名迟 遥 指导教师签名晏乃强 日期2009 年 2 月 28 日 日期2009 年 2 月 28 日 上海交通大学硕士学位论文 第 页 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 燃煤烟气中的汞及其危害燃煤烟气中的汞及其危害 1.1.1 汞的主要来源及危害汞的主要来源及危害 汞以痕量级在自然界中存在，是地壳中相当稀少的一种元素，主要以辰砂矿（三 方晶系的HgS）形态存在，极少数的汞在自然界中以纯金属的形态存在。大气中汞的 来源可分为自然源和人为源两种。 汞的自然源主要来自地壳风化、火山喷发、森林火灾等自然现象造成汞的排放。 而汞的人为来源与以下几个方面有关 化石燃料的过度使用、 汞矿和其他金属的冶炼， 氯碱工业和电器工业中的使用，其中煤炭燃烧排放的汞占全世界汞排放的较大部分。 特别是中国长期依赖燃煤发电的能源结构，已经造成了严重的环境污染，燃煤电厂产 生的污染物主要有粉尘，SO2和NOX,有机物和痕量元素等，其中以汞为主的痕量重金 属对环境所造成的潜在危害最大。据估计，目前全球每年由各种途径向大气中排放的 汞约为5000吨/年，其中人为源约为2000-3000吨/年，占60左右。1995年我国燃煤汞 排放量为202吨，2003年增加到257吨，平均年增长率达3.0。 每年由于自然和人类的活动致使大量的汞排放到环境当中， 造成了环境的污染并 严重威胁着人类的健康。和许多污染物一样，汞也具有生物积累和生物放大的特性， 早期的研究工作证实了处于不同生态系统中的鱼类和其它一些野生生物， 能富集排放 到环境中的汞并且达到毒物学水平的浓度。由于汞是人类微量非必须元素，所以汞的 积累会对人类健康产生严重危害[13]。 汞及其化合物是一类神经毒素类物质，并且可以通过人体和其它生物的血脑屏 障。在孕妇体内它也可以透过胎盘，从而影响胎儿大脑和神经系统的发育[4]。汞对人 体的危害与汞的化学形态，环境条件以及摄入途径和方式有关。人体吸收汞及其化合 物是经过三种途径。主要是经消化道，其次是呼吸道以及皮肤吸收。一般有机汞化合 上海交通大学硕士学位论文 第 2 页 物，有 95以上易被肠道吸收。对于无机汞来说，离子型和金属汞在肠道的吸收水平 均较低，其平均率仅为 7，通过食物和饮水摄入的金属一般不会引起中毒。金属汞 主要以汞蒸气经呼吸道吸入人体，汞蒸气经肺泡吸收的量很高，肺泡吸收的汞量占吸 入汞量的 75-80。由于汞在金属中是较易于脂溶性的，通过皮肤可达到某种程度的 吸收而呈现毒性。汞化合物侵入人体，被血液吸收后可迅速弥散到全身各器官。人体 对汞具有一定的解毒和排毒能力，血液和组织中蛋白质的琉基能与汞迅速结合，并逐 渐将汞集中到人体具有解毒功能的肝脏和肾脏，它们一面排汞，一面将汞暂时蓄积起 来，随着进入人体汞量的增加，体内蓄积的汞量也增高。在肾脏内蓄积汞量可占体内 总负荷量的 70-85，以肾皮质的含汞量最高。当重复接触汞后，肾内金属硫蛋白质 与汞结合耗竭时，就会引起肾脏损害，排汞能力随之降低。汞的毒性以有机汞化合物 毒性最大[5]。 1.1.2 燃煤烟气中汞的形态燃煤烟气中汞的形态 燃煤电厂烟气中汞的形态分布主要受到煤种及其成分、燃烧方式及燃烧器类型、 锅炉运行条件如锅炉负荷、过量空气系数、燃烧温度、烟气气氛、烟气成分、烟气 冷却速率、低温下停留时间和除尘系统的布置等多种因素的影响。 电厂煤粉锅炉的燃烧过程中，煤中的汞将受热挥发以汞蒸气的形态存在于烟气 中。在通常的炉膛温度范围内大约1200～l500℃ ，零价汞Hg0是汞的热力稳定形式， 大部分汞的化合物在温度高于800℃时处于热不稳定状态，它们将分解成零价汞。因 此，在炉内高温下，煤中几乎所有的汞 包括无机汞和有机汞 都会转变成零价汞， 并以气态形式停留于烟气中。据估计，残留在底灰中的汞的含量一般小于总汞的2％， 有研究认为煤粉炉底灰中的汞的含量应略高一点，大约占煤中汞含量的7％。但是， 与非挥发性元素大部分都迁移到底灰中截然不同的是， 绝大部分汞随烟气排出进入大 气。因此，煤燃烧过程中汞排放的研究应该以烟气中汞的形态转化规律为重点。 烟气中的汞的存在形式主要包括气相汞气相零价汞Hg0和气相二价汞Hg2 和 固相颗粒汞Hgp。其中固相颗粒汞很容易被除尘装置所捕获而脱除，气相二价汞则相 对比较稳定，易溶于水，易被湿法洗涤系统所捕获脱除，并且氧化状态的汞蒸气在烟 上海交通大学硕士学位论文 第 3 页 气中可以部分或者全部被颗粒碳所吸收，吸收的程度取决于烟气的稳度[6-8]。而气相 零价汞挥发性较高、水溶性较低，并且不易溶于酸性溶液，所以很难被现有的烟气净 化装置所去除，因此排入大气中汞主要是以零价汞的形式存在。而零价汞在大气中平 均停留时间长达半年至两年，极易通过长距离大气运输形成广泛的汞污染，是最难控 制的形态之一。 1.2 烟气除汞技术的研究现状烟气除汞技术的研究现状 随着人们对其危害程度的认识， 汞已逐渐成为必须加以优先控制的燃煤大气污染 物。 燃煤烟气的汞排放控制技术研究目前主要集中在三个方面 燃烧前燃料脱汞技术、 燃烧中脱汞技术和燃烧后烟气脱汞技术。其中燃烧后烟气除汞技术的研究最为广泛。 1.2.1 燃烧前脱汞燃烧前脱汞 煤的燃烧前技术包括矿业的重力强化处理和泡沫浮选，它们主要着重于清洗技 术的物理法部分，在保持汞的高去除率，稳定的去除水平和合理的价格方面取得了一 定的成功。目前大量的研究着眼于分析煤和煤的燃烧产物（包括飞灰和其他微小颗粒 物质） ，这样是为了量化和确定痕量元素在煤中的存在方式而有助于开发效率更高的 洗煤技术。 燃烧前脱汞技术的主要手段是改进煤的洗选技术。 在洗煤过程中煤中至少有51 的汞可以被脱除。 采用洗煤技术控制痕量元素排放就是基于煤粉中有机物与无机物密 度不同的一种物理清洗技术。据报道物理清洗的汞去除效率差别较大Neme报道说 通过物理洗煤技术能去除烟煤中0％－26％的汞，Luttrel报道说47％的汞去除率， Brown报道用更先进的物理洗煤技术能达到64％的汞去除率而用商业的常用洗煤技 术则降至21％至37％，B[SCl2],24ppm Flyash,24mg; S2Cl2,22ppmwithout flyash;SCl2,24ppm Flyash,12mg;[SCl2],24ppm 图 5-4 飞灰存在条件下 SCl2和 S2Cl2对汞去除率的影响的比较 Figure 5-4 The removal efficiency of Hg0 vs. contacting time with flyash and SCl2 or S2Cl2 5.2.3 活性炭的作用活性炭的作用 本实验同样考察了活性炭存在下氯硫化物的氧化效率。下图5-5所示的是在 Darco-KB活性炭存在的条件下，注入气态氯硫化物共同作用下，以及负载氯硫化物 的活性炭对零价汞的去除效率。反应的温度为373K。 单纯使用活性炭，其吸附效率非常低。然而加入8.5ppmv SCl2以后，其对汞的去 除效率超过了商用活性炭Darco-Hg-LH。而且当加入8ppmv S2Cl2以后，其除汞效率 也十分接近商用活性炭Darco-Hg-LH，表现出来可以和SCl2相比较的氧化能力。说 明在活性炭存在的条件下，会大大的加强氧化剂的除汞能力。 此外， 本实验同样研究了用3SCl2或S2Cl2浸渍预处理的Darco-KB的除汞效率， 结果也附在图5-5中。它们仍然表现出类似的除汞能力，并且十分接近商用活性炭 Darco-Hg-LH的效果。通过计算可以推测，如果在3万立方米的烟气中，投入1.5kg [S2Cl2], 22ppm [SCl2], 24ppm [SCl2], 24ppm [SCl2], 24ppm 上海交通大学硕士学位论文 第 49 页 活性炭Darco-KB和5ppmv SCl2就可以达到商用活性炭Darco-Hg-LH95的效果。如 果烟气中有足够的飞灰存在， 那么在保持同样的脱汞效率的前提下， 活性炭Darco-KB 的使用量还将大大缩减。 0 20 40 01020 Time s Hg0 removal efficiency Darco-KB onlyDarco-KBSCl2,8.5ppmDarco-KB, S2Cl2,8ppm Darco-Hg-LH,onlyDarco-KB 3 S2Cl2Darco-KB w/3 SCl2 图 5-5 活性炭存在条件下 SCl2和 S2Cl2对汞去除率的影响的比较 Figure 5-5 The removal efficiency of Hg0 vs. contacting time with activated carbon and SCl2 or S2Cl2 5.3 其他烟气组分的影响其他烟气组分的影响 本实验还对烟气中普遍存在的组分O2，水蒸汽，SO2，NO和CO对汞去除的 影响分别进行了研究。 实验分别在气态条件下， 飞灰存在和活性炭存在的条件下进行。 当考察单因子的影响时， 注入NO的浓度为100ppm，SO2为1000ppm， 水蒸汽为1.2， O2为5，CO为500ppm，N2为平衡气体。当研究混合气体时，将上述浓度的气体 打到气袋中，混合使用。反应的浓度为373K，反应时间为30秒。具体的实验结果如 图5-6所示。 从下图可以看出，和只有氮气作为平衡气体的数据作为参照，不管是气态反应或 上海交通大学硕士学位论文 第 50 页 是表面反应，氧气，SO2，CO和水蒸气对零价汞的去除都没有明显的影响。而NO 在气相反应中，却明显地抑制了气态反应中零价汞的去除。而对表面反应的影响却不 是很明显。此外，混合气体也对气态反应的表现出了一定的抑制作用，其中应该也是 NO在起主要作用。为此，本实验对NO对反应的影响进行了单独的研究。结果如图 5-7所示。 0 20 40 60 80 N2O2SO2NOCOH2OMixed Hg0 removal efficiency SCl2,49ppm only flyash,[SCl2],24ppm Darco-KB,[SCl2],8ppm 图 5-6 烟气中不同组分对汞去除率的影响的比较 Figure 5-6. The comparison of various constituents on the removal efficiency of Hg0 at various cases 本实验的反应温度为373K，NO的浓度范围变化从5ppm到180ppm。在气相反 应中，NO明显地抑制了SCl2对汞的氧化作用。 当有180ppmv NO存在于反应体系中， 49ppmv SCl2 对汞的去除率从22.5下降到12.2，下降了近50。 当反应体系中引入飞灰以后，NO的影响就不明显了，但是仍然在开始时会对反 应有一定的抑制作用，当NO的浓度为20ppm时，抑制作用就达到了平衡，之后再 增加NO的注射量，都不会对反应有太大的影响。而开始时对飞灰的影响，通过计算 也可以得到主要是NO对气相反应的影响，进而影响了飞灰的吸附作用。 当活性炭引进反应体系后，NO从一开始就对反应没有明显的影响，因为活性炭 的多孔的空间结构，使其具有很好的吸附能力，能够为SCl2氧化零价汞提供很好的 上海交通大学硕士学位论文 第 51 页 环境，NO对气相反应的影响相比而言，就显得不那么重要了。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 050100150200 NO ppm Hg0 removal efficiency gas reaction,[SCl2],49ppm flyash,[SCl2],24ppm Darco-KB,[SCl2],8ppm 图 5-7 不同 NO 的浓度对汞去除率的影响 Figure 5-7 The removal efficiency of Hg0 vs. NO concentration at various cases 5.4 产物分析及机理推导产物分析及机理推导 本实验对飞灰结合SCl2与零价汞的反应产物进行了XPS分析检测。结果表明， 飞灰表面上的汞都是氧化态，这说明模拟烟气中的零价汞被氧化。 为了提供足够的产物进行分析，本实验将0.5g零价汞加到50ml容量瓶中密封保 存， 并按照同样的方法制备4个样品， 然后快速向容量瓶中分别注入不同浓度的SCl2 和S2Cl2。经过一段时间的反应，可以观察到汞的表面呈现黑色的物质。首先将反应 产物加热到100℃，去除其中残留的SCl2，S2Cl2和零价汞。然后利用二硫化碳萃取 出反应产物中的硫和氯硫化物。将样品烘干后，采用无水乙醇进行洗涤。最后采用 20的Na2S溶液对余下的反应产物进行洗涤。根据每一步的质量损失可以判断出其 产物的成分和比例，如表5-1所示。 上海交通大学硕士学位论文 第 52 页 表 5-1 不同氧化物和汞混合比的条件下氧化态汞的分布 Table 5.1 The distribution of the oxidized mercury at various molar ratios Reaction condition* HgCl2 HgS SCl2 Hg02.0 74.5 25.5 SCl2 Hg00.3 46 54 S2Cl2 Hg00.2 31.4 68.6 * Molar ratio of the oxidant to elemental mercury 经过产物分析发现，使用氯硫化物做氧化剂，当其过量使用时，其氧化产物主要 为氯化汞， 少部分为稳定的硫化汞。 而当氧化剂量不足时， 其主要氧化产物为硫化汞。 此外，由于吸附在飞灰上的氯化硫在潮湿的环境中很容易水解生成S2-及单质硫等， 这些成分的存在可望通过缓慢反应将原来的氯化汞转化为稳定硫化汞， 相关作用机制 还有待进一步研究。 5.5 本章小结本章小结 本章利用氯硫化物对烟气中的零价汞进行了直接氧化研究。结果表明，氯硫化 物能有效地氧化零价汞，其反应产物为氯化汞和硫化汞。因为硫化汞的不溶性和稳定 性，所以它能更加容易地从烟气中去除。因此采用氯硫化物作为氧化剂能是烟气中的 零价汞生成为更为稳定的反应产物。尽管NO在气相中会影响氯硫化物的氧化性能， 然而，当反应体系中引入飞灰或者活性炭以后，NO的影响就可以忽略不计了。根据 计算，当将1ppmvSCl2与0.5kg活性炭同时投入到烟气中，可以将2万烟气中70的 汞去除。而且，由于SCl2溶于水，残留的SCl2很容易被FGD捕获，从而继续对烟气 中的汞进行氧化。 上海交通大学硕士学位论文 第 53 页 第六章总结与展望第六章总结与展望 6.1 主要结论主要结论 （1）首先对比了卤素单质对汞的氧化能力，碘表现出最强的氧化性，卤族元素 的氧化能力随着原子量的增加而增强。在温度为373K时，碘与汞反应的二级气 相反应速率常数为7.50.3 10-17 cm3⋅molecules-1⋅s-1，比溴的3.50.310-17 cm3⋅molecules-1⋅s-1高出很多。碘在气态反应中，随着温度的增加，汞的去除率逐 渐减小， 并且反应二级速率常数也逐渐变小。NO对气态反应有较强的抑制作用， 而SO2却对反应没有大的影响。 （2） 在表面反应中， 活性炭有着最好的表现， 对汞的去除率超过了Darco-Hg-LH 载溴活性炭。虽然飞灰存在的条件下，没有Darco-Hg-LH载溴活性炭有效，但 是却好于空白活性炭的作用。 （3）考察了卤素间化合物中的氯化溴，在气态反应中对比了它和氯气、溴对汞 的氧化能力，当溴和氯化溴浓度相同时，氯化溴的氧化能力稍弱于溴气，但是当 使用相同摩尔的溴元素时，氯化溴的氧化能力则明显强于溴气。氯和溴的结合表 现出了一定的协同作用，在达到同样的除汞效率的情况下，使用氯化溴可以节约 30溴的使用量。此现象同样出现在活性炭存在的表面反应下。当氯化溴氧化零 价汞时，表现出和卤素单质类似的性质， （4）对负载氯化溴后的活性炭吸附汞后，进行了X射线光电子能谱（XPS）检 测，得知活性炭吸附的汞元素中没有零价汞，只有氧化态的汞元素在活性炭上， 并且通过溴和氯的结合能的变化，初步推测了BrCl的反应机理。 （5）考察了一氯化硫和二氯化硫对汞的氧化作用，跟氯气相比，两种氯硫化物 对零价汞都具有更好的氧化性能。 温度的升高同样对两种物质的氧化反应有抑制 作用。表面反应中，飞灰和活性炭的存在，都使得汞去除效率大大增加。在活性 炭存在下， 加入8ppmv SCl2， 其对汞的去除效率超过了商用活性炭Darco-Hg-LH。 3SCl2或S2Cl2浸渍预处理的Darco-KB的除汞效率也十分接近商用活性炭 Darco-Hg-LH。可以推测，如果在3万立方米的烟气中，投入1.5kg活性炭 Darco-KB和5ppmv SCl2就可以达到商用活性炭Darco-Hg-LH95的效果。 上海交通大学硕士学位论文 第 54 页 （6）烟气中的组分氧气，SO2，CO和水蒸气对汞的去除没有明显的影响。而 NO在气相反应中，明显地抑制了汞的去除。当有180ppmv NO存在于反应体系 中，49ppmv SCl2 对汞的去除率从22.5下降到12.2。而当反应体系中引入飞 灰或者活性炭以后，NO的影响就不明显了。 （7）对飞灰结合SCl2与零价汞的反应产物进行了XPS分析检测。结果表明，飞 灰表面上的氧化吸附的汞都是氧化态，这说明模拟烟气中的零价汞被氧化。并通 过将卤硫化物和零价汞直接混合，改变混合比得到了不同产物。在一定条件下， SCl2与S2Cl2与汞反应的主要产物是HgS。 6.2 研究展望研究展望 （1）由于实验条件的限制，本论文的实验温度最高可以达到393K，飞灰和活性 炭的引入，并没有达到充分的接触，并且在模拟烟气实际的处理效果上，和真实 的烟气工况还有一定距离。 因此在后续的研究中， 可以结合实际燃煤电厂的工况， 开展中试实验。得到更加具有实践意义的数据。 （2）本文在研究其他的卤素间化合物氯化碘和溴化碘后，发现其性质和氯化溴 有所相似，但是实际应用中可能会有更好的效果。还有卤硫化合物中的溴化硫， 应该会比氯硫化物有更好的氧化能力，这都需要在以后的研究中，更加针对应用 性加以研究。 上海交通大学硕士学位论文 第 55 页 参考文献参考文献 [1]Burger J, Gaines K F, Gochfeld M et al. 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