富氧气氛下入口汞浓度对改性生物质焦汞脱除的实验研究
张驰
摘要：燃煤排汞引发的污染问题愈发严重，对燃煤烟气脱汞的研究也尤显重要。燃烧后汞脱除将是未来燃煤电厂的主要汞控制技术，其中吸附剂脱汞法因其脱汞的效率较高，具有较好应用前景。生物质焦制备过程方便，价格低廉，是一种性能优良的材料，经过改性剂浸渍处理后可获得吸附性能更佳的改性生物质焦，所以本课题拟采用改性玉米焦作为实验中的汞吸附剂，研究在富氧条件下，入口汞浓度对其吸附效率的影响
关键词：燃煤汞；生物质焦；改性；富氧；汞脱除
1.研究背景及意义
随着工业的快速发展，在带来巨大经济效益的同时，也造成了严重的环境污染。其中，汞污染就对人群健康造成了极大的危害。而燃煤排汞是大气汞污染的主要来源，因为煤炭利用过程中，会有大量的燃煤汞产生排放到大气中。我国既是煤炭生产大国，也是燃煤使用大国，随着能源消耗的日益增加，燃煤汞引发的污染问题愈发严重。因此，研究燃煤电厂的汞排放污染问题显得十分重要。
汞是一种全球性的循环元素，是一种能在生物体内和食物链中永久累积的有毒物质，会造成人的神经性中毒和深部组织病变[1]。它可以在微生物作用下转化为有机化合物(如甲基汞和二甲基汞），在环境中通过各种途径长期积累迁移，破坏生态环境，并对人类生命健康造成极大的危害，如世界十大公害事件之一的日本水俣病事件就是由甲基汞中毒引起的神经性疾病，最终导致上万人中毒[2]。2003年初，联合国环境规划署发表的一份调查报告指出，燃煤电厂是最大的人为汞污染源。汞经由燃煤过程的迁移、转化已成为汞在生物圈内循环的一个重要途径。目前，国内外众多学者正致力于燃煤烟气脱汞的研究工作。
现在燃煤汞污染控制技术主要有三个发展方向，即燃烧前汞脱除技术、燃烧中汞脱除技术和燃烧后汞脱除技术。燃烧前汞脱除是一种物理清洗技术，利用煤中有机物质和无机物质的密度不同以及亲和性不同的特性，阻止汞进入燃烧过程。主要方法有低成本的洗选煤和烟煤温和热解。目前关于燃烧中汞脱除的研究较少，主要是利用燃煤装置本身来控制汞及其他污染物的排放，如流化床燃烧和低氮燃烧。而燃烧后汞脱除是未来燃煤电厂将会使用的主要汞控制技术，一般有吸附剂法、化学沉淀法和化学氧化法。其中吸附剂脱汞法是最有前景的燃煤汞污染控制技术，因为其脱除汞的效率较高，相关研究和成果也非常丰富。
目前主要研究的吸附剂类型有碳基吸附剂（如活性炭、活性炭纤维、飞灰、碳/油焦吸附剂、生物质焦）、钙基吸附剂、矿物类附剂和金属类吸附剂等几大类。活性炭(AC)吸附脱汞法是目前研究较多且较成熟的一种方法，但是采用活性炭吸附的方法成本较高，燃煤电厂较难承受。因此需要开发价格低廉的新型吸附剂代替活性炭，以降低脱汞的成本。王立刚等人[3]研究了飞灰对汞吸附特性影响，结果发现：在低汞浓度的情况下，飞灰吸附脱汞能力与普通活性炭相当。但是飞灰的成分较为复杂，而且由于各地煤种的不同，导致其组成元素也各不相同，故较难确定其有效脱汞成分。金属类吸附剂是利用特定的金属与汞形成合金来除去烟气中的汞，这种新形成的合金在提高温度的情况下能进行可逆反应，实现汞的回收以及金属的循环利用。
生物质是地球上绿色植物通过光合作用获得的各种有机物质，它是以化学方式储存太阳能，以可再生形式储存在生物圈的碳，具有低硫、低氮、高氯、高挥发分、高灰焦活性、零CO2净排放等优点[4]。我国作为农业大国拥有丰富生物质资源，据估算我国理论生物质资源量约为50亿吨/年[5]。常见的生物质资源主要为有机废弃物，包括林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源作物、城市垃圾、有机废水和人畜粪便等。生物质热解技术是指生物质在无氧或少氧的条件下，加热温度高于500℃，生物质木质素等通过热化学反应分解成较小分子的物质固态碳的热化学转化的方法，热解产物主要有焦炭、可燃气体和焦油。生物质焦是指有机物质在高温、无氧条件下分解而成的一种固体物质(主要成分是碳)。这种物质的表面具有很高的表面活性，能够让大量微生物在其表面蜂窝状间隙里繁衍。生物质焦制备过程方便，价格低廉，而且其具有发达的多孔高含碳结构及独特的细孔结构，这使得生物质焦适合于作为气体吸附剂[6]。但是通过热解直接获得生物质焦的吸附效率不够高。为了提高其吸附性能，需要对生物质焦进行处理，即通过物理方法或化学方法对其进行活化以及改性处理，如水蒸气活化，或者用卤化物对其浸渍处理，以提高表面比表面积以及微孔容积，同时增加其表面官能团数量，最终达到提高其吸附性能的目的。
以上是毕业论文开题文献，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
