摘要：随着我国经济的发展，对环保的要求越来越高，减少污染物排放逐渐被提上日程。汞是一种神经毒物,具有极强的累积性和不可逆性,对人类健康威胁很大，对环境也会产生严重污染。燃煤是主要的汞来源，因此,减少汞的排放并且对排放汞进行脱除显得尤为重要。本文介绍了在富氧气氛下汞脱除过程中影响脱除效率的一些因素，通过实验研究富氧气氛下入口汞浓度对改性炭基吸附剂汞脱除的影响。
关键词：汞；活性炭；吸附；富氧气氛
1 前言
能源是世界经济发展的基础，而火力发电是能源供给的主要方式。我国能源结构决定了燃煤发电是能源供应的主体，目前燃煤火电占到能源供应的70%左右，即使到2050年仍在50%以上。燃煤发电会产生大量污染物，对环境和人类健康带来了严重影响，煤炭燃烧产生的污染物中除了硫、硝化合物外，汞的排放也是一大污染[1]。我国是汞的排放大国之一，研究显示，目前中国总的汞排放量约占世界总量的50％，达到1000吨左右[2]，并且到目前为止，这个数字依然在以每年2%~3%的速率增长[3]。
一直以来我国大气污染控制主要集中在烟尘、二氧化硫和氮氧化物等常规污染物，对于汞这种在大气中以痕量水平存在的重金属污染物治理力度不够。2017年8月16日，首个旨在控制和减少全球汞排放的国际公约—《关于汞的水俣公约》正式生效[4]。这意味着如何控制燃煤烟气中汞的排放将成为今后的研究重点。去除燃煤烟气中汞的方法目前主要有这三种：吸附剂法、化学沉淀法和化学氧化法[5]。尽管这个问题出现了一些解决办法，但是目前为止人们对汞的吸附原理等的认识还不够完整，所以实际中也没有一个成本低且吸附效率较高的方法出现。因此，研发燃煤电站烟气汞污染控制技术已成为当前科技攻关重点。
本研究是为了探究在富氧气氛下不同的入口汞浓度对改性炭基吸附剂汞脱除的影响，通过实验找到脱汞能力较强的吸附剂，提高对燃煤烟气中汞脱除方法的认知。本研究者通过查询知网、万方等数据库，以“富氧气氛”“改性炭基活性炭汞吸附”等为关键词，查阅了多篇文献，并进行综述。
2 简介和研究现状
2.1 简介
目前，研究者们对于燃煤电站汞污染物脱除的研究主要集中在3个阶段：燃烧前、燃烧中和燃烧后。燃烧前脱汞是通过洗选煤、配煤和煤质改性[6]等方法实现，但由于煤的产地和品质不同，效率会受到影响，而且煤改质成本昂贵。燃烧中脱汞主要是向煤中添加卤素化合物[7]，虽然这种方法可得到较高脱汞效率，但是会造成炉膛中Br含量增加，破坏锅炉本体表面保护膜(FexOy、Cr2O3)。燃烧后脱汞主要包括现有污染物控制设备(APCDs)协同控制和专门脱汞技术。这些脱汞方法一般都是通过活性炭等吸附剂对烟气中的汞进行脱除，活性炭是优良的汞吸附材料，在经过改性等处理后它的脱汞能力还会进一步提高。所以与前两种方法相比，燃烧后脱汞的工作比较容易、稳定性更好、控制效率更高、且具有更强的可调整性。烟气脱汞技术具有很好的发展前景和重要的现实意义。
燃煤烟气中，汞的存在形式分为三种。第一种是零价的气态单质汞（Hg0）；第二种是二价的汞的气态化合物（Hg2 ），主要有HgCl2；第三种是颗粒吸附汞（Hgp）。汞通常以硫化物的形式存在于煤炭当中，在煤粉炉炉膛1200～1500℃温度下，释放到烟气中的汞基本是Hg0，随着烟气向下游流动，温度会慢慢降低，Hg0会与氧化性气体发生均相/非均相反应[8]，生成Hg2 化合物。随后，一些气态二价汞化合物会被飞灰吸附或凝结在其表面，转变为比较容易捕获的颗粒汞。因此，如何减少燃煤烟气中Hg0的排放是减少汞污染的关键。
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